광자결정기반 소자 세계 첫 개발

딱정벌레의 빛나는 날개에서 착안, 국내 연구팀이 전기 자극을 통해 색깔별 투과 특성을 바꿀 수 있는 광자결정 기반 소자를 세계 최초로 개발했다. 물질 분자들이 주기적으로 배열돼 있어 특정한 성질을 지닌 빛만 통과시키거나 반사하는 광자결정은 차세대 광소재로 각광받고 있다.

이화여대 물리학과 우정원 교수와 황지수 박사는 광운대 박병주 교수, 일본 도쿄 공과대학 다케조에 교수 등과 공동연구한 논문 ‘광자결정 액정 이종접합계에 기초한 전기-가변 광다이오드’를 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’ 인터넷판을 통해 24일 발표했다.

이번 연구에서 빛에 따라 한쪽 방향으로만 선택적으로 투과시키는 광다이오드 현상을 밝혀내고, 전기적 조절을 통해 물질의 구조를 변형시켜 빛의 투과 특성을 변화시킬 수 있는 전기-가변 광다이오드를 만드는 데 성공했다.

황 박사는 “딱정벌레 가운데 날개의 각질층이 광자결정으로 이뤄진 것들이 있는데 이번에 개발한 소자는 ‘플루시오티스 레스플렌덴스’라는 딱정벌레의 각질층 구조에서 힌트를 얻어 제작했다.”고 설명했다.

우 교수는 “빛의 전파를 인공적으로 제어할 수 있는 성질을 지닌 광자결정은 나노 구조의 하나”라면서 “전기적으로 가변 가능한 광다이오드는 차세대 광소자의 핵심기술로 정보기술 향상에 기여할 것”이라고 말했다.

장세훈기자