제작된 산란 광학 기기 실제 사진./KAIST

빛의 산란(散亂)을 이용한 새로운 개념의 광학 기기가 개발됐다. 빛의 다양한 성질들을 단일 광학기기로 제어할 수 있게 돼 나노광학의 핵심 기반 기술이 될 전망이다.

KAIST(총장 강성모) 물리학과 박용근 교수, 조용훈 교수 그리고 고려대학교 재료공학과 이헌 교수 공동 연구팀은 빛의 산란을 이용해 다기능 광학 기기를 개발할 수 있는 방법을 개발했다고 12일 밝혔다.

빛은 안개나 페인트와 같이 불규칙한 매질을 투과하면 매우 복잡한 형태로 수 없이 반사되거나 굴절된다.

이러한 현상을 빛의 다중산란이라고 하는데, 다중산란 빛은 간섭이라는 물리 현상으로 복잡한 패턴을 나타낸다.

산란 광학기기 모식도./KAIST

짙은 안개 속에서 앞을 볼 수 없는 이유나 맥주 거품이 하얗게 보이는 이유도 모두 빛의 다중산란 때문이다.

다중산란이 생기면 빛이 매우 불규칙한 형태로 지나가기 때문에 제어가 쉽지 않지만, 홀로그래피 기술을 이용해 들어오는 빛의 방향을 잘 제어해주면 다중산란이 있을 때 원하는 형태로 빛을 제어할 수 있다.

연구팀은 바로 이 홀로그래피 기술로 다중산란을 효과적으로 활용해 빛의 다양한 성질을 제어할 수 있는 새로운 개념의 광학기기를 개발한 것이다.

기존에는 빛의 반사와 굴절의 원리를 이용해서 거울이나 렌즈를 만드는데 활용했다면 이번 연구로 빛의 산란을 이용해서 새로운 광학 기기를 만들 수 있게 된 것이다.

기존의 광학 부품으로 구현이 매우 어려웠던 산란 제어를, 단일 광학 부품으로 매우 저렴하게 제작이 가능해진 것이다.

산란 광학기기를 이용한 빛의 다양한 성분 제어./KAIST

연구를 진행한 박종찬(KAIST 물리학과 박사과정)씨는 "기술은 광학 기기 제작 원천 기술로 활용될 수 있다"며 "앞으로 리소그래피, 광통신, 바이오 이미징 기술 등 빛이 사용되는 다양한 분야에 응용될 것으로 기대된다"고 전했다.

연구 결과는 미국 화학회(American Chemical Society, ACS)가 발행하는 나노 분야 학술지 'ACS Nano' 6월 29일자 온라인판에 게재됐다.

엄기찬  dotor0110@hanmail.net

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