아주대·카이스트 연구팀, 초박막형 주파수 변환소재 개발

아주대학교(총장 최기주)와 한국과학기술원(총장 이광형) 연구팀이 초박막형 두께로 전자기파의 주파수를 고효율로 변환시킬 수 있는 소재를 개발했다.

권오필 아주대 응용화학생명공학과 교수와 이상민 한국과학기술원 물리학과 교수 연구팀은 새로운 설계를 통해 전자기파의 주파수를 고효율로 변환시킬 수 있는 이온성 유기광학 소재를 개발했다고 8일 밝혔다.

공동 연구팀은 지금까지 보고된 비선형성을 뛰어넘는 극한의 비선형성을 가지는 새로운 양이온 분자를 설계하면서, 동시에 이에 적합한 음이온을 도입해 이를 기반으로 마이크로미터 두께의 초박막형 주파수 변환 소재를 개발했다.

이번 연구에서 개발한 10 마이크로미터 두께의 새로운 초박막형 광학결정은 기존에 상업화되어 있는 무기 결정에 비해 100분의1 수준 두께다. 초박막형 두께로도 기존 무기 결정 보다 약 5배 높은 주파수 변환 효율을 보였으며, 더 넓은 대역의 더 평평한 스펙트럼 형태를 가지는 테라헤르츠파를 발생시킴을 확인했다.

연구팀이 개발한 소재를 활용해 기존의 다른 레이저로는 탐지할 수 없었던 위험·유해한 물질의 고감도 식별이나 보안 측면에서 장점을 가지는 테라헤르츠 탐지·분석 기술 등에 응용될 전망이다.

권오필 아주대 응용화학생명공학과 교수는 “이번에 개발한 새로운 비선형 광학 결정 소재는 테라헤르츠뿐 아니라 다양한 전자기파 변조·변환 소자에도 적용 가능할 것으로 기대한다”며 “이와 같은 고효율 비선형 광학 소재는 전자기파의 주파수, 위상, 크기 등을 바꿀 수 있는 다양한 레이저와 통신 소자에 활용할 수 있다”고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 지난달 31일 소재 분야 저명 학술지인 <어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈> 온라인판에 게재됐다.

양휘모기자