국내 연구진, 원자수준 뾰족한 양자광학용 나노안테나 개발

포항공대 노준석 교수팀, 연속 도미노 리소그래피 기술 활용

[뉴스토마토 박현준 기자] 국내연구진이 수 나노미터(nm) 수준에서 일어나는 양자광학 현상에 대한 관찰이 가능한 초고밀도로 빛을 모으는 나노광학 안테나 개발에 성공했다. 

 

과학기술정보통신부는 3일 포항공과대학교 노준석 교수팀이 원자수준 해상도의 나노안테나 및 이를 제작하기 위한 나노공정 기술을 개발했다고 밝혔다.

 

이번 기술 개발은 극한 나노광학 및 나노생산 기술에 기여할 수 있다는 가능성을 인정받아 지난 2일 재료공학 분야 학술지인 '머티리얼즈 투데이'에 표지논문으로 게재됐다. 오는 21일에는 나노생산 분야 학술지인 '마이크로 시스템즈&나노엔지닝어링'에 게재될 예정이다. 

 

원자수준으로 뾰족한 나노안테나와 초고민감도 나노센서. 사진/과기정통부

 

새로운 광학 현상을 탐구하기 위해서는 10nm 미만의 크기의 구조를 정교하게 제작하고 배열하는 기술이 필수적이다. 이에 많은 연구자들이 다양한 비전통적 나노가공 기술을 개발하고 있지만 전자와 이온의 물리적인 회절 문제로 인해 10nm 이하의 나노구조를 정교하고 날카롭게 제작·가공하는 것은 극히 어려운 과제로 여겨지고 있다. 이는 일반 기계가공에서 공구의 크기가 제작물의 크기를 제한하는 이유와 동일하다.

 

연구진은 이를 해결하기 위해 도미노 놀이에서 영감을 얻어 새로운 방식의 연속 도미노 리소그래피 기술을 개발했다. 이를 통해 기존 전자빔 리소그래피에서 제약받는 해상도를 원자수준으로 뾰족하게 만들어 나비넥타이 형태의 나노안테나를 개발하는 데 성공했다. 

 

과기정통부는 극한 광 집속 나노안테나가 반도체 및 파운드리 산업에서 가장 중요한 이슈 가운데 하나인 단일 나노미터 수준의 해상도를 갖는 나노리소그래피 기술, 양자 정보 기술을 위한 고효율 단일 광자 소스 등 새로운 나노공학 분야를 개척할 수 있을 것으로 기대했다. 

 

이번 연구성과는 과기정통부 글로벌프런티어사업, 중견연구자지원사업, RLRC사업(자율형자동차부품소재 청색기술 선도연구센터), ERC사업(광기계기술 선도연구센터), 미래소재디스커버리사업, 글로벌박사펠로우십 등의 지원을 받아 수행됐다. 

 

박현준 기자 [e-mail]