박용근 KAIST 교수 연구팀 \'산란광 조절을 통한 초고해상도 초점 형성\' 네이처 포토닉스誌 게재

[이데일리 정병묵 기자] 국내 연구진이 기존 광학렌즈보다 3배 가량 뛰어난 해상도의 나노입자 기반 신개념 수퍼렌즈 기술을 개발했다. 100nm 크기의 세포 내 구조와 바이러스 등을 볼 수 있는 것은 물론 광통신, 최첨단 반도체 공정 등에 응용이 가능할 것으로 기대된다.

미래창조과학부는 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 박용근, 조용훈 교수 연구팀의 관련 연구가 네이처 포토닉스 4월28일자 온라인판에 게재됐다고 밝혔다.

현미경 등에 쓰이는 일반적인 광학렌즈는 빛의 굴절을 이용하기 때문에 빛의 파장보다 작은 초점을 만들 수 없어 가시광선 영역에서 200～300nm보다 작은 물체는 관찰할 수 없다.

나노크기 물체의 경우, 이미지를 형성이 가능한 주요정보를 포함하고 있는 산란광 대부분이 물체 주변에만 머물러 있어 광학현미경으로는 분간이 되지 않는 것이다.

연구팀은 빛의 위상을 조절해 나노입자를 통과한 산란광을 정밀하게 조정, 초고해상도 초점을 형성할 수 있는 산란 수퍼렌즈에 대한 개념을 제안하고, 실험적으로 구현해 냈다.

나노입자 층을 통과해 나오는 산란광의 분포를 파악하고, 임의로 빛의 위상을 제어할 수 있는 파면조절기를 통해 정밀하게 빛의 위상을 조정함으로서 초고해상도 초점을 형성한 것이다.

공동 제1저자인 박정훈 KAIST 학생과 박충현 박사는 “나노광학 산업계에 종사하는 연구자에게 실질적인 도움이 될 것”이라면서 “이미징 외에도 반도체 공정의 리소그래피, 광통신 등의 분야에서도 적극 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

전자현미경을 통해 살펴본 실제 산란 수퍼렌즈. 미래부 제공.