국내 연구진이 메타물질을 이용해 카이랄 물질 신호를 높일 수 있는 기술을 개발했다.

포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석<사진> 교수·기계공학과 문정호 연구팀은 서울대 재료공학부 남기태 교수·김혜온 박사, 독일 파더본대 토마스 젠트그라프(Thomas Zentgraf) 교수와의 공동연구를 통해 ‘투명망토’ 물질로 잘 알려진 메타물질로 빛과 물질 간 카이랄 상호작용을 높이는 기술을 개발했다.

일반적으로 카이랄 물질에 빛을 쏘면 신호가 발생하는데, 그 정도가 매우 약해 여러 개의 물질을 모아 평균 신호를 측정해야 했다.

연구팀은 메타물질을 이용해 인공 카이랄 물질을 합성하는 데 성공, 물질의 신호를 크게 증폭시켰다.

연구팀은 개발된 카이랄 입자 한 개의 카이랄 선형 산란과 2차 고조파(second harmonic generation, SHG) 산란을 측정했다.

SHG란 입사된 빛 주파수(ω, 오메가)의 2배 값을 가지는 주파수(2ω)의 빛이 생성되는 현상으로 일반적인 카이랄 물질에서는 SHG가 작게 나타나 측정하기 어려웠다.

연구 결과, 연구진이 개발한 카이랄 물질의 SHG 신호는 선형 신호보다 최대 10배 크게 측정됐다.

단일 입자는 물론 아주 적은 양의 카이랄 물질의 거울 대칭성을 민감하게 측정할 수 있으며, 앞으로 카이랄 물질의 구조를 정확히 분석하는 데 기여할 것으로 기대된다.