인천대 박영미 교수팀, 세계 최초 밀리미터 전자기파로 단일 금 나노입자 감지

 

 

인천대학교 물리학과 박영미 교수팀이 세계 최초로 단일 금 나노입자를 광집게 기술을 이용해 밀리미터파로 감지하는데 성공했다.

 

박 교수팀은 UNIST 김대식 교수팀, 한국과학기술연구원 및 고려대학교 KU-KIST 서민아 교수와 함께 이 같은 성과를 이뤘다.

 

나노공진기인 보우타이 나노안테나로 밀리미터파를 나노미터 크기로 집속시키고, 집속된 곳에 광집게 기술을 이용, 금 나노입자를 포획시켜 실시간으로 금 나노입자를 밀리미터파로 감지해 냈다.

 

주파수가 100 GHz – 10 THz이고 파장이 밀리미터 크기인 THz파(테라헤르츠파)는 6G 이동통신용 주파수 대역임과 동시에 생화학적 분자의 고유 진동에 민감해 비파괴 방식의 바이오 센싱 분야에 활용 가능성이 크다.

 

연구팀은 테라헤르츠 나노플라즈모닉스와 빛을 이용해 단일 나노입자를 원하는 곳에 위치시키는 광집게 기술을 접목시켜 테라헤르츠 전자기파 반사 실험을 통해 밀리미터 파장으로 나노미터 크기인 단일 금속입자를 감지하는 데 성공했다.

 

이번 연구는 나노입자를 이용한 분자감지 기술의 민감도를 향상시키는 방법을 제시, 생명공학이나 광화학, 의료 및 6G 통신용 테라헤르츠 능동메타소자 등에 활용 가능할 전망이다.

 

박영미 교수는 “나노입자와 공진기의 상대적 위치에 따른 상호작용을 조절할 수 있는 획기적인 도구가 발명된 셈”이라며 “빛-물질 상호작용 연구에서도 새로운 전기가 마련됐다”고 말했다.

 

이번 연구는 세계적 권위의 국제 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)에 5월 6일 온라인 게재됐다.