그래핀으로 나노레이저의 컬러 자유자재로 바꿀 수 있는 기술
박홍규 교수 연구팀,  나노레이저의 특이점 제어

미래창조과학부(장관 최양희)는 “그래핀의 빛을 흡수하는 성질을 활용해 나노 미터 크기의 작은 레이저인 나노레이저의 컬러를 자유자재로 바꿀 수 있는 기술이 국내 연구진을 통해 개발되었다.”고 밝혔다. 

그래핀은 탄소 원자로 만들어진 원자 크기의 벌집 형태 구조를 가진 소재. 열전도성이 뛰어나고 투명하며 신축성도 뛰어나 활용 분야가 매우 다양하나 빛을 흡수하는 성질 때문에 빛을 이용하는 광소자에는 사용되기 힘들다고 알려져 있다. 나노레이저는 수십에서 수백 나노미터 크기의 빛을 가두는 장치를 이용한 레이저이다. 

▲그래핀을 이용한 광결정 나노레이저의 특이점 측정

연구자들은 빛의 속도로 빠른 미래의 컴퓨터인 광학컴퓨터 개발을 위해 힘써오고 있다. 정보, 이미지 등을 빛으로 처리하기 위해서는  현재 전자칩에 집적시킬 만큼 소형의 레이저가 필요하며 이를 활용하기 위한 연구가 끊임없이 이뤄지고 있다. 그러한 가운데 그래핀이 나노미터 크기의 작은 레이저의 색깔을 자유자재로 바꿀 수 있다는 사실이 연구를 통해 밝혀졌다. 

연구팀은 두 나노레이저를 가깝게 위치시키고 한 쪽 레이저에만 그래핀을 덮어서 빛의 손실되는 부분과 빛이 발생하는 부분을 따로 분리하였다. 이를 통해 두 가지 색깔의 빛이 한 가지 색깔의 빛으로 바뀌는 물리적 현상을 실험적으로 최초로 관측하였다.

박홍규 교수 연구팀(고려대)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 12월 21일자에 게재되었다. 

박홍규 교수는 “이 연구는 그래핀을 이용하여 나노레이저의 특이점을 제어할 수 있음을 최초로 발견한 것이다. 물리 현상의 새로운 발견이다. 레이저 빛의 특성을 효과적으로 바꿀 수 있어 미래 광학컴퓨터 개발 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.”라고 연구의 의의를 밝혔다.