GIST, ‘해리포터의 투명망토’ 실현할 광디렉분산물질 개발

광주과학기술원(GIST, 지스트) 연구팀이 영화 해리포터 속 투명망토처럼 물체를 빛으로부터 감출 수 있는 물질 개발에 성공했다.

지스트 고등광기술연구소의 기철식 수석연구원 연구팀은 투명망토처럼 빛으로부터 물체를 감추거나 입사하는 빛의 위상정보를 완전히 제거해 복원할 수 없도록 하는 광디렉분산물질(Photonic Dirac dispersion material)을 개발했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 광결정의 퓨리에-조화성분들과 광결정모드들의 방사손실간의 관계를 이해하고 특정 퓨리에-조화성분들을 조작해 광디렉분산특성을 갖는 광결정을 구현하는 이론적 방법을 제시했다.

기존의 광결정을 이용한 디렉분산특성연구는 주로 광결정의 주기보다 파장이 긴 낮은 주파수 영역에서 수행됐으며, 주기와 비슷한 파장의 고주파수영역에서는 보고된 바 없었다. 광결정의 고차 퓨리에-조화성분들 간의 상호간섭이 방사손실을 유도해 고주파수영역에서 디렉분산특성 구현을 저해하기 때문이다.

이에 연구팀은 광결정의 퓨리에-조화성분들과 광결정 모드들의 방사손실 간의 관계를 이론적으로 연구해왔으며 이번 연구를 통해 고차 퓨리에-조화성분들 간의 상호작용이 디렉분산특성 뿐만 아니라 연속준위속박상태와 파노공명과 밀접한 관련이 있음을 수치해석적으로 증명했다.

그리고 이 결과를 바탕으로 특정 퓨리에-조화성분들을 조작해 디렉분산특성, 연속준위속박상태, 파노공명 등도 고주파수 영역에서 구현했다.

기철식 수석연구원은 “이번 연구는 퓨리에-조화성분들과 광결정모드들의 방사손실 간의 연관성을 이해하고 그동안 보고되지 않았던 고주파수영역에서 디렉분산특성, 연속준위속박상태, 파노공명 등을 구현하는 방법을 제시했다는 데 의미가 있다”면서 “향후 스텔스기술, 전자기파 차폐기술, 고효율 비선형소자, 고감도 광센서 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

지스트 고등광기술연구소 이성구 박사, 김성한 박사, 기철식 수석연구원이 참여한 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘포토닉스 리서치(Photonics Research)’에 5월 27일자 온라인으로 게재됐다.