퀀텀닷(양자점), 빛으로 손쉽게 만든다

2016.12.19 18:00

 

황화카드뮴으로 만든 양자점. (기사 내용과는 관련 없음) - (주)동아사이언스 제공
황화카드뮴으로 만든 양자점. (기사 내용과는 관련 없음) - (주)동아사이언스 제공

김광석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수팀은 나노 크기의 두 양자점(Quantum Dot) 사이의 결합을 전기가 아닌 빛으로 제어하는 새로운 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.


양자점은 지름 수 나노미터(㎚, 1㎚는 10억 분의 1m) 크기의 초미세 반도체 입자를 뜻한다. 양자점은 빛을 비추거나 전류를 공급했을 때 입자의 크기에 따라 색이 달라지는 특성이 있어 최근 디스플레이나 질병진단 키트 분야에서 활발히 연구되고 있다.

 

양자점에서 전자가 여러 상태로 동시에 존재하는 ‘양자중첩’ 상태인 점을 활용해 양자 통신에 양자점을 활용할 수도 있다. 양자중첩 상태가 많을수록 정보 전송 효율이 기하급수적으로 올라간다. 이때 전자들을 중첩하려면 두 양자점의 거리가 나노 수준으로 가까워야 한다.

 

기존에는 전기적 제어 기술로 이 상태를 만들었다. 한 양자점 내 전자 파동에 강력한 전압을 가하면 다른 양자점 전자 파동과 결합해 신호가 중첩됐다. 하지만 이 방법은 양자점 사이 수십 나노미터 크기의 작은 공간에 전기회로를 구성해야 하는 번거로움이 있었다. 전기회로를 이용하면 전압의 방향을 바꿀 수 없어 전자의 정렬 방향도 바꿀 수 없었다.


연구진은 편광 방향을 통해 인접한 양자점 간 결합을 선택적으로 유도해 제어하는 신기술을 개발했다. 덕분에 전기회로의 번거로운 제작공정 없이 전기장을 지닌 빛을 비추는 것만으로도 양자점 내 전자 결합을 손쉽게 제어할 수 있게 됐다.


김광석 교수는 “편광 방향을 바꾸는 것만으로도 양자점 내 전자의 결합을 손쉽게 제어할 수 있어 더 많은 신호를 효율적으로 중첩할 수 있게 됐다”며 “양자통신·양자컴퓨터 기술을 진보시킬 원천기술이 되기를 기대한다”라고 연구의의를 밝혔다. 연구결과는 학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’ 14일자에 실렸다.

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