포스텍 연구팀이 바이러스와 세균의 색깔을 볼 수 있는 슈퍼렌즈 개발에 성공했다.

포스텍은 노준석<사진> 기계공학과·화학공학과 교수와 조한륜 기계공학과 연구팀이 최초로 가시광 전체 영역에서 음수의 굴절률(음굴절)이 나타나는 수직형 하이퍼볼릭 메타물질에 기반한 슈퍼렌즈를 개발했다고 3일 밝혔다.

빛을 자유자재로 조절하는 물질인 하이퍼볼릭 메타물질을 이용하면 자연계 물질에는 존재할 수 없는 음굴절을 구현할 수 있다. 가시광 전체 영역에서 음굴절이 나타나면 높은 해상도의 이미지를 볼 수 있다. 이전에 흑백으로만 볼 수 있던 바이러스와 세균 본연의 색도 볼 수 있다.

다만 수평형 하이퍼볼릭 메타물질을 이용했을 땐 좁은 대역폭에서만 음굴절이 가능하다는 한계가 있었다.

노 교수팀은 하이퍼볼릭 메타물질의 물성과 음굴절이 최대 두께 사이의 관련성을 연구해, 기존의 나노 공정 장비로 충분히 제작할 수 있는 하이퍼볼릭 메타물질을 설계했다.

연구 결과, 개발된 메타물질이 450~550나노미터(nm)의 파장 대역에서 음굴절을 보인다는 사실을 검증했다.

이론적으로 수직형 하이퍼볼릭 메타물질은 가시광 전체 영역을 포함하는 초광대역에서 음굴절이 나타날 수 있다.

다만 아직 목표에 도달하기엔 재료와 기술상의 한계가 있어, 이번 연구에서는 100nm 대역폭에 그쳤다.

이번 연구에서 수직형 하이퍼볼릭 메타물질의 설계 방법과 공정 방법이 제시됨에 따라 추후 초광대역 영역에서 음굴절을 보이는 메타물질을 설계·제작할 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구 결과는 최근 세계적인 학술지 ‘나노포토닉스(Nanophotonics)’에 게재됐다.