광학적 특성 기억하는 메모리 메타물질 개발됐다

카이스트 연구팀, 매우 얇은 광학소자에 응용 가능

▲메모리 메타물질의 구조도.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 광학적 특성을 기억할 수 있는 메모리 메타물질이 개발됐다. 카이스트(KAIST, 총장 강성모) 기계공학과 민범기 교수 연구팀은 메타물질의 광학적 특성을 기억할 수 있는 메모리 메타물질과 이를 응용한 논리연산 메타물질을 내놓았다.

메타물질은 자연에서 발견되지 않은 특이한 광학적 성질을 얻기 위해 인위적으로 설계된 물질이다. 빛의 파장보다 훨씬 짧은 구조물로 구성돼 있다. 고해상도 렌즈 등에 응용이 가능하다. 메타물질의 변조된 광학적 특성을 유지시키기 위해선 외부의 지속적 자극이 공급돼야 한다. 많은 전력 소모의 원인이다. 이런 단점을 극복하기 위해 외부 자극을 없앴을 때도 변조된 특성이 유지 가능한 메모리 메타물질의 중요성이 제기됐다.

연구팀은 문제 해결을 위해 메타물질에 그래핀과 강유전체 고분자를 접목시켰다. 연구팀이 사용한 강유전체 고분자는 탄소를 중심으로 불소, 수소가 결합한 분자로 외부 전압의 극성에 따라 회전할 수 있다. 이 강유전체 고분자는 상온에서도 안정적으로 변화 상태를 유지할 수 있다. 그래핀과 접촉돼 메모리 성능을 개선하고 초박형으로 제작 가능하다. 또 다중 상태의 기억이 가능하고 빛의 편광 상태도 기억할 수 있음을 증명했다.

연구팀은 메모리 메타물질의 원리를 응용해 논리 연산이 가능한 논리연산 메타물질 또한 개발했다. 이 논리연산 메타물질은 단일 입력에 의해서만 변조 가능했던 기존 메타물질의 단점을 해결했다. 그래핀을 두 개의 강유전체 층과 샌드위치 구조를 가진 메타물질을 제작해 두 전기적 입력의 논리 연산 결과가 광학적 특성으로 출력되게 만들었다. 이를 통해 다중 입력에 의한 조절이 가능해져 메타 물질의 특성을 다양하게 변화시키고 조절할 수 있는 방법론을 제시했다.

민 교수는 "메모리 메타물질을 통해 저전력으로 구동 가능한 초박형 광학 소자에 응용 가능할 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr