우리학과 정기훈 교수 공동연구팀(공동저자: 박상길박사과정, 진경환 박사과정, 예종철 교수), 이민우 박사과정, 안재욱 교수(물리학과))는 나노광학기술을 접목한 고출력 테라헤르츠파(terahertz wave) 출력소자의 핵심 원천기술을 개발하였다.

 

테라헤르츠파는 원적외선과 라디오파의 중간영역에 해당하는 전자기파로서, 일반적으로 100GHz에서 30THz 범위의 주파수에 속하며 최근에는 광자공학과 나노기술의 발전에 힘입어 다양한 분야에 적용이 기대 되고 있다.

 

테라헤르츠파는 물질에 대한 투과성이 좋으며, 분광정보를 통해 물질의 지문을 얻을 수 있다.
이에 정보통신 기술을 비롯한 생명 및 의학, 비파괴 평가, 보안 감시, 식품과 농산물의 품질관리, 지구환경 모니터링 및 초고속 컴퓨팅 기술 등에 응용되고 있다.

 

기존 테라헤르츠파 생성 기술은 빛을 받으면 전류가 흐를 수 있는 반도체 기판에 펨토초(10-15초=천조분의 일초) 펄스레이저를 이용해 피코초(10-12초=1조분의 1초)의 광전류를 형성함으로써 테라헤르츠 전자기파를 생성하였다. 그러나 고출력의 테라헤르츠파 생성기술의 부족으로 다양한 응용
기술들이 개발되는데 어려움이 많았다.

 

정기훈 교수연구팀은 빛의 파장(400-700nm)보다 작은 광학나노안테나를 통해 반도체표면에 집광시킴으로써, 기존 테라헤르츠파 출력을 획기적으로 증가시킬 수 있는 새로운 나노융합기술을 개발하였다. 광학나노안테나 기술은 기존 안테나의 전파 수신/발신처럼 가시광선 및 적외선의 빛을 근접장
에서 효율적으로 다룰 수 있는 기술을 말한다.

 

사람의 머리카락 지름보다 500분의 1보다 작은 금 나노막대안테나가 가지는 광학특성을 이용하여 빛의 세기를 국소적으로 최대 100배 이상 집광이 가능하고, 이를 통해 현존 세계 최고수준의 테라헤르츠파 출력파워를 수배이상 증가시킬 수 있는 기술로 학계에서 평가받고 있다.

 

본 연구의 결과는 향후 테라헤르츠파 소자 소형화 기술과 결합하여 테라헤르츠파를 이용한 내시경 개발에 응용될 수 있을 것이며, 암을 조기에 감지할 수 있는 시스템을 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

 

또한 휴대용 투시카메라나 소형바이오진단시스템등 다양한 테라헤르츠파 응용기술의 개발에 크게 기여할 수 있을 것이다.

 

이 연구는 지식경제부 및 한국산업기술평가원의 산업융합기술/산업원천기술개발사업 및 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 수행되었으며 연구 결과는 박상길 박사과정을 제 1저자로 나노기술 분야의 국제저명학술지인 의 최신호(3월 27일)에 게재되었다.