이다솔 연세대 미래캠 연구팀 ‘광 스핀홀 효과’ 측정기술 개발

네이처 학술지에 게재

연세대 미래캠퍼스 이다솔 의공학부 교수와 광주과학기술원(GIST) 김민경 교수, 포항공과대(POSTECH) 노준석 교수 공동연구팀이 메타표면을 활용해 ‘광 스핀 홀 효과’를 단일 촬영만으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

광 스핀 홀 효과는 빛이 물체 등의 표면에서 굴절, 반사될 때 미세하게 이동하는 현상으로, 미세한 변화량을 측정하려면 증폭 기술을 활용해야 한다.

편광판 각도를 여러 차례 조절하면서 신호를 수집해야 해 실험절차가 복잡하고 많은 시간이 소요되며, 교정 과정도 필수적이다.

이들 연구팀은 기존 측정 시스템의 하나의 구성 요소를 편광 빔 분할이 가능한 메타표면으로 대체, 측정 과정을 단일 촬영으로 압축하고, 교정 없이도 광 스핀 홀 효과를 측정할 수 있는 새로운 방법을 제안했다.

메타표면을 이용하면 두개의 편광판 효과를 동시에 구현할 수 있다는 점에서 착안했다.

이 방법은 기존 방식과 달리 단일 이미지 획득만으로 광 스핀 홀 효과로 인한 이동량을 실시간으로 측정할 수 있다는 점에서 혁신적인 기술로 평가되고 있다.

광 스핀 홀 효과를 이용한 비접촉식 고정밀 센싱, 실시간 측정 기술의 실용화 가능성을 대폭 높이면서 바이오센서, 화학 분석, 정밀 광학 계측 등 다양한 응용 분야에서 활용될 것으로 기대를 모은다. 한국연구재단 우수신진연구 지원을 받아 수행한 이번 연구 성과는 유명 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature communications)에 게재됐다. 권혜민

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