▲ 표면 플라즈몬 개념도.

국내 연구진이 표면 플라즈몬을 ‘원자시계’에 활용되는 레이저 빛 주파수의 높은 정밀도로 제어할 수 있다는 사실을 규명했다.

포스텍은 지난 29일 김동언 포스텍 막스플랑크 한국 포스텍 연구소 교수팀이 광학기술에 활용되고 있는 표면 플라즈몬을 레이저로 원자시계처럼 정밀하게 제어할 수 있는 현상을 확인하고, 이를 규명하는 데 성공했다고 밝혔다.

표면플라즈몬은 금속에 레이저 빛 조사시, 금속 위의 전자가 일정한 진동으로 진동하는 현상으로 이때 생기는 특정한 에너지는 이 에너지의 파장이 일치하는 빛과 상호작용한다. 이런 특성을 이용해 표면 플라즈몬은 광학 필터나 디스플레이, 리소그래피, 바이오 센서 등 다양한 나노 바이오 광학기술에 활용되어 왔다.

최근에는 이 현상을 전자(電子)를 ‘찰나’의 시간으로 알려진 아토초 영역의 시간과 나노미터 크기의 공간에서 제어하는 초고속 광학연구에 활용하고 있지만, 이 표면 플라즈몬이 레이저 주파수에서는 얼마나 정확하게 움직이는지에 대해선 규명된 바가 없었다.

이에 연구팀은 수천 개의 금속 나노구멍을 일정한 간격으로 배열한 구조를 만들고, 극고속 레이저광을 쐬어 표면 플라즈몬현상을 유도한 다음, 방출되는 광 주파수를 분석, 레이저 빛이 표면 플라즈몬으로 바뀌는 과장에서 광 주파수가 왜곡되지 않는다는 사실을 확인했다.

이 실험을 주도한 막스플랑크 한국 포스텍 연구소 김승철 주니어그룹 리더는 “표면 플라즈몬을 아주 정밀하게 제어할 수 있다는 사실을 밝혀냄으로써, 앞으로 초고속 광학에서의 전자 제어 기술에 응용할 수 있으며, 초정밀 고속 분광기술이나 표면 플라즈몬을 이용한 바이오 센서 기술로도 발전시킬 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 이 성과는 네이처가 출판하는 네이처 커뮤니케이션즈지를 통해 게재됐다.