포스텍 연구팀이 가시광 전 영역에서 작동하는 수직형 하이퍼볼릭 메타물질 기반의 음굴절 슈퍼렌즈를 개발해 냈다. 포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석<사진> 교수 연구팀이 최초로 가시광 전체 영역에서 음수의 굴절률(음굴절)이 나타나는 수직형 하이퍼볼릭 메타물질에 기반한 슈퍼렌즈 개발에 성공했다.

빛을 자유자재로 조절하는 물질인 ‘하이퍼볼릭 메타물질’을 이용하면 자연계 물질에는 존재할 수 없는 음굴절을 구현할 수 있다. 가시광 전체 영역에서 음굴절이 나타나면 회절한계를 초월해 높은 해상도의 이미지를 볼 수 있다. 또 이전에 흑백으로만 볼 수 있던 바이러스와 세균 본연의 색을 볼 수 있기도 하다. 다만, 금속과 절연체가 번갈아 수평으로 쌓인 구조의 수평형 하이퍼볼릭 메타물질을 이용했을 땐 좁은 대역폭에서만 음굴절이 가능하다는 한계가 있었다. 노 교수팀은 하이퍼볼릭 메타물질의 물성과 음굴절이 가능한 최대 두께 사이의 관련성을 연구해, 기존의 나노 공정 장비로 충분히 제작할 수 있는 하이퍼볼릭 메타물질을 설계했다. 이 과정에서 노 교수팀은 개발된 메타물질이 450∼550나노미터(nm)의 파장 대역에서 음굴절을 보인다는 사실을 실험적으로 검증했다.

노준석 교수는 “이번 연구에서 수직형 하이퍼볼릭 메타물질을 실험적으로 검증함으로써 기존 수평형 하이퍼볼릭 메타물질의 가장 큰 단점인 좁은 대역폭의 개선 가능성을 확인했다”며 “이는 코로나바이러스를 비롯한 바이러스·세균의 정확한 이미지를 구현할 수 있게 되는 등 나노광학의 산업화 가능성을 보여주는 연구로서 중요한 의미가 있다”고 말했다. /이시라기자
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