빛 나노물질 “광사태” 첫 발견

국제 연구진이 나노 크기에서 '광사태' 현상을 나타내는 물질을 최초로 합성하는 데 성공했다고 밝혔다. 작고 희미한 빛이 크고 강한 빛을 만들어 내는 현상이 마치 눈사태처럼 빛이 증폭된다고 해서 '광사태'라고 부른다. 

한국화학연구원 의약바이오 연구본부 남상환은 "이번에 발견한 ‘광사태’ 현상은 자연계에 존재하는 광학적인 성질인데, 눈으로 볼 수 없는 작은 20nm(나노) 크기에서 발견한 것은 이번이 처음"이라고 말한다.

툴륨이라는 원소를 특정 격자구조를 가진 나노 입자로 합성했다. 이 나노입자의 '광 변환' 효율은 40%로 키가 1m인 빛 100개를 나노입자에 넣으면 40개 정도가 튀어나는 것을 말한다. 그런데 내부에서 연쇄 증폭현상이 일어나 빛의 키가 2~3m로 커지면서 더 밝게 빛났다고 한다.

YTN news 화면캡쳐

"광사태"를 이용하면 자율주행 자동차와 태양전지 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.

우선 자율주행 자동차의 눈이라고 할 수 있는 '라이더' 장치에서 빛을 받아들이는 광센서를 보다 영역이 넓게, 더 값싸게, 해외에 의존하지 않고 자체적으로 할 수 있는 분야에서 앞으로 사용할 수 있다고 강조한다.

또 태양 빛의 약한 파장을 흡수해 태양전지 효율을 높이거나, PET, '진단 키트'와 같은 바이오 의료분야, 광유전학, 광소재 등에 폭넓게 쓰일 수 있다.

이번 연구결과는 네이처의 표지 논문으로 게재됐다.