준물질과 음의 굴절률(Metamaterials and negative refractive index)

전문가 제언

□ 굴절률은 연속적인 매질을 가정했을 때 나타나는 성질이다. 실제 매질은 원자 수준에서 보면 모두 불연속적이다. 그러나 매질을 구성하는 기본 단위의 길이가 파장보다 훨씬 작은 경우 연속적인 매질로 근사시켜 생각할 수 있다. mm 또는 μm 단위의 공정을 통해 만들어진 준물질을 이용하면 마이크로파 영역에서, 기존 물질에서 볼 수 없는 음의 굴절률 같은 현상을 관찰할 수 있다.

□ 자연적으로 존재하는 물질들의 굴절률은 모두 양의 값을 갖는다고 알려져 있다. 음의 굴절률을 갖는 물질은 60년대 제안되었고, 실험으로는 2000년에 실현되었다. 이러한 물질에서는 전기장(E), 자기장(H), 진행벡터(k)가 왼손 법칙을 따르기 때문에 일반적인 RHM(Right-Handed Material)에 대하여 LHM(Left-Handed Material)으로 불리기도 한다.

□ 음의 굴절률을 갖는 물질은 기존의 렌즈와 달리 빠르게 감쇠하는 근접장을 증폭시킬 수 있으므로 기존 렌즈보다 세밀한 초점 조정이 가능하다. 이러한 특징은 CD, DVD, 마이크로파 시스템 등 광학을 응용하는 장치들의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 열어준다.

□ 음의 굴절률이란 개념에 대하여 2001년 Valanju는 인과율을 위배한다는 이유로 반대하였으며, 이전의 실험결과에 대하여 음의 굴절률 개념을 배제한 다른 해석을 제시하였다. 그러나 2003년 FDTD(Finite Difference Time-Domain) 방법을 이용한 모의실험 결과와, 2차원의 전공간에서 전기장의 세기를 측정하는 방법으로 이루어진 실험 결과(Phys.Rev.Lett, 90, 137401(2003)) 음의 굴절률이 실제로 존재한다고 받아들여지고 있다.

□ 가시광 영역에서 음의 굴절률을 보일 수 있는 후보로 광결정이 거론되고 있다. 가시광 영역에서 음의 굴절률이 실현되면 일반 물질에서와 다른 Doppler 효과 또는 Cherenkov 복사 등, NIM에서 예측되는 광학적인 성질에 대한 실험이 수월해질 것으로 기대된다.

저자

Smith, DR; Pendry, JB; Wiltshire, MCK

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2004

권(호)

305(5685)

잡지명

SCIENCE

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

788~792

분석자

황*룡

분석물

• 준물질과 음의 굴절률.pdf [191,314 byte]

이미지변환중입니다.