메타 물질의 신비

전문가 제언

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○ 메타물질은 물질에 대한 기존의 정의를 뛰어넘는 혁신적인 물질로서, 자연계에는 존재하지 않는 물성을 갖도록 고안된 물질을 통칭한다. 메타물질은 불과 2000년에 시작된 연구 분야인 데도 마이크로파, THz, 빛과 광폭의 주파수 영역에 걸쳐 엄청난 연구가 진행되어 왔다. 원자나 분자로 이루어진 자연계의 평범한 물질들과 달리 메타물질의 단위인 인공원자는 파장보다 훨씬 작은 인위적 구조체로 이루어져 있다. 이런 메타물질은 전자기파나 광파에 대한 물질의 물성을 인위적으로 조절할 수 있다는 점에서 전 세계 연구자들의 관심과 주목을 받고 있다.

○ 메타물질을 사용하면 음 굴절률이나 부정부호 유전율 등 자연에 존재하지 않는 광학적 성질을 얻을 수 있고 이를 이용하면, 완전 렌즈, 슈퍼렌즈, 하이퍼 렌즈 등 새로운 개념의 광학적 이미징 시스템이 가능해지며, 고전적인 렌즈를 쓰는 기존 광학 현미경이 가지고 있던 근본적인 분해능 한계인 회절 한계를 극복한 고분해능 이미징이 가능해진다. 이러한 메타물질은 파장보다 훨씬 작은 구조의 나노구조체이기 때문에, 그 모양에 따라 정도의 차이가 있으나, 삼차원 상에서 커다란 면적으로 만들기에는 아직 해결해야 할 문제들이 많이 남아있다.

○ 파퓰러사이언스(2012.4.26) 보도에 의하면 KAIST 기계공학과 민범기 교수는 높은 빛 굴절률을 갖는 메타물질을 이론적으로 검증하고 실험적으로 구현하는 데 세계 최초로 성공하였다. 이 메타물질에 빛을 통과시키면 빛의 속도가 최대 38.6배까지 느려진다고 한다. 그동안 메타물질의 주 연구 분야는 투명망토나 음 굴절률 구현에 집중됐지만 민 교수는 네이처에 게재된 이번 연구를 통해 극한의 곡 굴절률 구현을 메타물질 연구의 새 영역으로 포함시키는 학문적, 산업적 성과를 올렸다.

○ 메타물질로 만든 ‘투명 망토’는 가리고 있는 물체에 빛이 반사되거나 흡수되지 않고 뒤로 돌아가게 하여 물체가 마치 없는 것처럼 보이게 한다는 것이다. 이와 같이 기존에 알려져 있지 않은 새로운 물성을 보이기 때문에 이에 대한 연구는 창의적 연구 방법론을 필요로 한다. 이러한 연구는 궁극적으로 신개념 차세대 소자개발에 큰 기여를 할 것으로 기대 된다.

저자

Kato Junichi

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2012

권(호)

78(9)

잡지명

精密工學會誌

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

767~772

분석자

심*일

분석물

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