서울대 박제근 교수 연구팀

차세대 광소자 세계 첫 구현

양자물질의 다양한 물성을 역학적으로 설계할 수 있는 차세대 광소자 기술이 최초로 구현됐다.

과학기술정보통신부는 서울대 물리천문학부 박제근(사진) 교수 연구팀이 캘리포니아 공과대학 과 공동연구를 통해 양자물질의 전기적·자기적 성질을 조절할 수 있는 차세대 광소자 기술을 세계최초로 구현했다고 9일 밝혔다.

연구진은 벌집 형태의 평면구조를 지닌 절연체인 삼황화린망간(MnPS3) 에 강한 빛을 조사해 이 물질의 광학적 성질이 크게 바뀌는 것을 실험으로 확인하고, 구조 계산을 통해 관측값과 이론값이 일치함을 규명했다.

기존 연구에서는 강한 빛으로 인한 발열이나 손상 우려 때문에 약한 빛만을 이용해왔다.

연구진이 구현한 기술은 물질의 기적, 자기적, 광학적 성질을 원하는 대로 조절할 수 있는 차세대 광소자 기술인 양자 플로켓 공학(Floquet engineering) 기술을 세계 최초로 구현한 것으로, 재료과학 또는 광학 분야에서 향후 높은 활용도가 기대된다.

특히 기존 실리콘 기반의 반도체 칩을 빛을 이용한 광전자소자로 대체할 수 있으며, 이 경우 열손실을 크게 줄일 수 있어 에너지 소모 문제를 근본적으로 해결할 수 있어 우리 사회가 저탄소사회로 가는 데 중요한 핵심기술로도 주목받고 있다.

박제근 교수는 “이번 연구성과는 플로켓 공학 기술을 2차원 양자물질에서 구현한 첫 사례”라며 “빠르게 성장하고 있는 플로켓 공학 분야에서 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지인 ‘네이처’ 12월 9일 게재됐다. 구본혁 기자


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