낙타도 바늘구멍 통과할 수 있다?!

2013.01.09 00:00
‘낙타가 바늘구멍에 들어가기’라는 말은 현실에서는 이루기 어려운 일을 가리킨다. 그런데 과학자들 중에는 이와 비슷한 현상을 가능하게 만들려고 시도하는 이들이 있다. 바로 ‘표면 플라즈몬 현상’을 연구하는 과학자들이다. 20세기에 발명된 트랜지스터와 집적회로(IC회로)는 우리에게 ‘정보화사회’라는 세상을 열어줬지만 이제는 끊임없이 쏟아지고 있는 정보를 실시간으로 전달하기가 버거워지기까지 한다. 전자보다 더 빠르게 정보를 전달할 방법으로 ‘빛’에 주목하는 사람들이 많지만 이 역시 한계가 있다. 빛이 곧바로 직진하는 성질을 가져서 방향을 조절하기 어려운데다 파장 한계도 있기 때문이다. 빛의 파장 한계란 ‘파장의 반보다 작은 구멍에서는 빛이 들어갈 수 없다’는 것인데, 예를 들어 가시광선 중 빨간색 파장은 그 크기가 600nm(나노미터)이므로 300nm보다 작은 구멍을 통과하지 못하게 된다. 마치 낙타가 자기 몸집보다 한참 작은 바늘구멍 속으로 들어가지 못하는 것과 비슷하다. 이런 한계를 극복하기 위한 것이 ‘표면 플라즈몬 광학’이다. 표면 플라즈몬 현상은 금속 표면에서 일어나며 빛을 파장보다 작은 부피 안에 모아서 꺾이게 만들 수 있다. 이를 이용하면 고전광학에서 이야기한 것과 달리 빛이 제가 가진 파장보다 작은 구멍을 지나갈 수 있다. 연구자들은 이 현상을 이용해 수십nm 크기의 구멍으로도 빛을 모아 통과시킬 수 있다고 보고 있다. 이렇게 되면 현재 8μm(마이크로미터)의 단면을 가지는 광섬유보다 훨씬 작은 광회로를 만들 수 있다. 결국 전자회로와 마이크로파의 한계나 현재 광통신이 가진 어려움 등을 극복할 수 있게 되는 것이다. 이병호 서울대 전기공학부 교수팀은 2007년부터 ‘액티브 플라즈모닉스 응용 시스템 창의 연구단’을 꾸려 표면 플라즈몬 광학과 이를 기반으로 한 다양한 연구를 수행하고 있다. 연구진은 고전광학이 가진 많은 한계를 극복할 수 있는 표면 플라즈몬 기술을 이용해 플라즈모닉스 IC회로 설계를 위한 기초와 디스플레이 소자에 사용될 수 있는 표면 플라즈몬 기반 소자에 대해 연구하고 있다. 이병호 교수는 11일 오후 6시 30분에 서울 정독도서관(종로구 북촌길)에서 ‘빛과 표면 플라즈몬-낙타가 바늘구멍을 통과한다’라는 제목으로 이 교수는 과거부터 현재까지 광학이 발전한 과정을 살펴보고 특히 ‘표면 플라즈몬 광학’이 무엇이고 어떻게 사용되는지 설명할 계획이다. 이에 앞서 서울 구의초등학교 정효해 교사가 ‘오랜 시간에 걸친 지층의 변화과정’이라는 주제로 도입 강연을 진행한다. 한국연구재단은 ‘금요일에 과학터치’ 강연을 11일 오후 6시 30분 △부산 △대전 △광주 △대구 등 5대 도시에서 연다. ‘금요일에 과학터치’에 대한 자세한 내용은 홈페이지(www.sciencetouch.net)를 통해 확인할 수 있다. 트위터 ‘금과터’(@sciencetouch)를 팔로우(follow)하면 매주 최신 강연소식을 받아볼 수 있다.

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