| 준결정 구조 내에서“빛의 정지현상”발견
(2017-02-06) |
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- 신소재 개발로 층간소음해결 및 빠르고 정확한 광통신을 위한 광섬유 개발 등의 가능성 열어 -
미래창조과학부(장관 최양희)는 “국내 연구진(KIST 허가현 박사 연구팀)이 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 준결정* 구조 내에서 빛이 정지하는 국부화 현상**을 발견 하였다”고 밝혔다.
이러한 현상을 구현하는 준결정 구조의 소재를 개발함으로써 층간소음 해결, 빠르고 정확한 광통신을 위한 광섬유 개발 등의 가능성을 열었다.
그동안 물질 내 산란체가 무질서하게 배열된 비정질 소재에 파동을 통과시켜 파동의 국부화 현상을 관찰하였으나, 이러한 현상이 발생하는 비정질 소재에 대한 구조를 정의하고 재현하기 어려워 파동의 국부화 현상을 안정적이고 일관되게 관찰할 수 없었다.
연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 산란체들이 공간적으로 일정하게 배열되어 있는 결정질 소재와 산란체들이 무질서하게 흩어져 있는 비정질 소재의 중간적인 성격을 지니는 준결정 소재로부터 파동의 국부화 현상이 나타나는 것을 발견하고 그 메커니즘을 밝혔다.
이번 연구를 바탕으로 산란체 위치가 정확하게 결정되어 있는 준결정 구조를 이용하여 파동의 국부화 현상을 일관되고 안정적으로 제어할 수 있게 되었다.
이 연구결과를 광섬유에 응용하면 기존의 정보 및 신호전달 체계를 획기적으로 개선하여 빠르고 정확한 통신망을 구축할 수 있을 것으로 전망되며, 다중산란에 의해 파동이 증폭되는 레이저 시스템에 적용할 경우 특정 주파수의 빛을 강하게 방출할 수 있어 지금보다 훨씬 강력한 레이저의 개발이 가능할 것으로 기대된다.
또한 준결정 구조를 방음벽에 이용할 경우, 최근 사회적으로 이슈가 되고 있는 층간소음을 획기적으로 저감할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.
본 연구는 미래창조과학부 원천기술개발사업의 미래소재디스커버리사업 지원으로 수행한 허가현 박사 연구팀(한국과학기술연구원(KIST))의 연구결과로, 물리분야의 학술지인 네이쳐 피직스(Nature Physics) 1월 9일자에 게재되었다.
논문명과 저자 정보는 다음과 같다.
- 논문명: Intrinsic photonic wave localization in a three-dimensional icosahedral quasicrystal
- 저자 정보 : 전승렬 박사(제1저자, 한국과학기술연구원), 권형호(서울과학기술대학교), 허가현 박사(교신저자, 한국과학기술연구원)
허가현 박사는 “기존의 통제하기 어려운 무질서한 구조에서만 관찰되던 파동의 국부화 현상을 구조 제어가 가능한 준결정 구조에서 발견함으로써, 이 현상을 훨씬 능동적으로 조절 할 수 있게 되었다”며 “향후 광섬유나 레이저 외에 다양한 분야에서도 파동의 국부화 현상을 활용한 응용 연구에 주력할 계획” 이라고 밝혔다.
< 자료제공= 미래창조과학부 www.msip.go.kr >
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| (편집부) |
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