상온 양자광원 생성을 묘사하는 그림

[헤럴드경제(울산)=이경길 기자] UNIST 박경덕 교수팀과 포스텍 노준석 교수팀은 22일 실온에서 양자광원을 골라 만들 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다.

양자광원은 양자통신, 양자컴퓨팅 등에서 쓰이는 광원이다. 이번 기술은 기존과 달리 액체질소나 액체헬륨, 온도제어장비 같은 번거로운 극저온 설비 없이 상온에서 원하는 위치에 밝은 양자광원을 만들 수 있는 것이 이 기술의 핵심이다.

연구진이 개발한 기술은 나노광학 공진기와 탐침증강 광발광 나노현미경을 결합한 기술로, 이를 통해 양자광원을 원하는 위치에 만들고 15nm(나노미터 수준의 공간 해상도)로 검출할 수 있다. 또 삼중안테나 효과로 광원이 내는 빛의 밝기도 4만배 이상 밝아졌다.

소자의 광원으로 실제 활용하기 위해서는 임의의 위치에 무작위로 존재하는 양자광원의 위치를 제어하는 것이 필요했다. 저온에서만 양자광원의 생성과 검출이 가능한 것도 극복해야 할 과제였다.

기존 나노광학 공진기는 광원의 위치는 제어할 수 있지만 공간 분해능에 제약이 있었고, 탐침증강 광발광 나노현미경은 분해능은 높지만 양자광원 생성은 어려웠다.

이에 연구팀은 이 둘을 결합, 공진-나노현미경이라는 새로운 개념을 이용한 빛 제어 및 측정 시스템을 설계했다.

선행연구를 통해 연속 도미노 리소그래피 공정으로 원자수준으로 뾰족한 나비넥타이 형태로 나노광학 공진기를 제작, 2차원 반도체 물질의 양자광원을 원하는 위치에서 생성할 수 있도록 했다.

양자광원의 안정성과 품질을 더욱 높이기 위해 연구팀은 다양한 플라즈모닉 구조를 대상으로 비교연구를 수행하고 있다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업과 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 재료물리 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 6월 18일 게재됐다.

hmdlee@heraldcorp.com