POSTECH 그래핀으로 세계 첫 실현

POSTECH 그래핀으로 세계 첫 실현

  • 철강
  • 승인 2015.09.19 07:07
  • 댓글 0
기자명 곽종헌 jhkwak@snmnews.com
이 기사를 공유합니다

전자에 의한 ‘음의 굴절’
이후종 교수팀...‘탄도성 전자소자’ 등에 활용 기대

  물체가 갑자기 시야에서 사라지게 만드는 광학 투명망토, 아주 작은 물체라도 뚜렷하게 볼 수 있는 초고해상도 슈퍼렌즈. 불과 얼마 전까지만 해도 허황된 이야기에 불과했다.

  그러나 최근 물리학자들은 메타물질 등을 통한 ‘음의 굴절’이란 현상에 주목하기 시작했다.

  어떤 물질이 음의 굴절이 가능하면, 빛이 일반적인 굴절 방향과 다른 쪽으로 휘게 되어 물체와 닿거나 반사되지 않고 반대편으로 나갈 수 있다. 이를 통해 이론적으로는 상상 속의 ‘투명 망토’나 나노입자도 볼 수 있는 ‘슈퍼렌즈’를 만들 수 있는 것이다.
포항공과대학교 물리학과 이후종 교수

  그 동안 학계에서는 전자의 전파에 대해서도 음의 굴절을 나타내는 전도물질을 찾기 위해 많은 연구가 이루어졌다. 그 가운데에서도 그래핀을 이용하면 음의 굴절이 가능할 것으로 수 년 전 이론적으로 예측됐지만, 기술적 한계로 인해 이를 실현하지는 못한 상태였다.

  포항공과대학교(POSTECH) 물리학과 이후종 교수, 이길호 박사(현 하버드대 박사후연구원)박사과정 박건형씨 연구팀은 그래핀에서 전자에 의한 음의 굴절을 실현하는 데 성공, 관련 연구 성과를 물리학 분야 국제 권위지 네이처 피직스(Nature Physics)지 온라인 판(9월14일자)을 통해 발표하여 학계로부터 비상한 관심을 불러모으고 있다.

  이후종 교수 연구팀은 육방정계(六方晶系) 질화붕소(boron nitride) 단결정막 사이에 그래핀 막을 삽입하여 그래핀의 전하 이동도를 획기적으로 향상시키고, 전자빔묘화(電子線描畵)를 이용해 가장자리가 깨끗한 게이트를 얹는 방식으로 기술적 한계를 극복할 수 있었다.
이길호 박사(현 하버드대 박사후 연구원)

연구팀은 이 기술을 이용하여 그래핀의 한 점전극에서 나온 전류가 다른 점전극에 초점이 맞춰지는 ‘베셀라고 렌즈’현상을 처음으로 확인했다. 

  질화붕소를 이용하여 그래핀에서 전하 이동도를 획기적으로 향상시키는 기법이 최근 개발된 것에 착안, 베셀라고 렌즈 현상을 구현해 낸 것이다. 베셀라고 렌즈 현상은 그래핀이 발견된 이후 음의 굴절을 연구하는 과학자들 사이에서 가장 중요한 관측 대상이기도 하다. 

  연구를 주도한 이후종 교수는 “이 기법을 이용하면 이동도가 높은 전도체 판에서 전자의 흐름을 마음대로 조절할 수 있게 되어, 상온에서 작동할 수 있는 새로운 탄도성 전자소자 개발에 획기적인 진전을 가져올 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터지원사업과 글로벌프론티어연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

저작권자 © 철강금속신문 무단전재 및 재배포 금지
댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.