전자파를 조작하는 인공 미세 구조체인 메타머터리얼

전문가 제언

광 영역에서는 투명한 물질중의 광 전파는 굴절률 n로서 결정한다. 굴절 법칙은 광의 속도 그리고 파장이 굴절률에 의해서 결정한다. 이러한 편리한 굴절률이 있지만 다이야몬드이라도 2.42를 넘지 않으며 보통 물질은 이 값보다 작다. 더욱 큰 굴절률의 물질이나 부(negative)의 굴절률은 있을 수 있을까. 더욱이, 전자기학 맥스웰 방정식에 의하면 전자파(electromagnetic wave)의 전파는 물질의 전기적인 응답을 나타내는 유전율(permittivity; ε)과 자기적인 응답을 나타내는 투자율(magnetic permeability; μ)로서 기술된다.

굴절률은 그 들의 값과 n=√ε√μ의 관계가 있다. 만약 ε와 μ의 양쪽이 부이면 어떻게 될 것인가를 생각한 것이, 구 소련 물리학자 Veselago 이다. 그의 이론적 고찰의 결론은 매우 재미있는 것으로 굴절률이 부로 된다는 것이다. 즉, 〈 자형으로 굴절한다. 하지만 ε = -1, μ = -1이라면, n = -1이고 평행 평판이 반사 손실이 없는 렌즈가 된다.

Veselago는 이와 같은 물질을 자연계에서 찾지 못하였다. 그러나 근 세기에 걸쳐서 원자보다는 충분히 크지만 전자파 파장보다는 충분히 작은 단위구조(메타원자)를 비교하였다. 이들 인공 미세 구조체에 의해서 부의 굴절률이 실현될 수 있는 것이 마이크로파 영역으로서 보여주었다.

이와 같은 인공 구조체를 “자연계의 물질을 초월한 성질을 가진 물질”라는 의미로서 메타머터리얼(meta-meterial)이라고 불린다. 마이크로파 영역에서는 메타원자의 크기는 센티미터 정도로서 비교적 간단하게 만들지만, 가시영역에서는 수십 나노미터로 되어 매우 제작이 어렵다. 그러나 이 어려움을 극복하여서 한정적이지만 가시광영역의 메타머터리얼이 제작되고 있다.

저자

Masanori HANGYO

자료유형

연구단신

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

66(6)

잡지명

化學と工業

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

442~444

분석자

이*복

분석물

• 전자파를 조작하는 인공 미세 구조체인 메타머터리얼.pdf [300,700 byte]

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