소용돌이 빔 만드는 ‘메타렌즈’ 개발

포스텍 노준석 교수 연구팀

포스텍은 노준석(사진) 교수팀이 광학집게나 광학스패너로 활용할 수 있는 소용돌이 빔을 만들어내는 메타렌즈를 개발, 광학분야 저널인 ‘나노스케일’을 통해 발표했다고 18일 밝혔다.

빛이 진행하면서 소용돌이 형태를 가진 소용돌이 빔은 물체와 만나면 그 물체를 좌우로 움직이거나 회전시킬 수 있어 광학집게나 광학스패너, 광학모터로 응용할 수 있다는 사실이 최근 밝혀지며 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 그러나 소용돌이 빔을 만들려면 렌즈나 홀로그램 판과 같이 부피가 큰 광학부품들이 필요하고 광학집게나 광학스패너로 활용하기에는 제한점이 많았다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 두께가 300㎚에 불과한 메타표면으로 소용돌이 빔을 만들어내는 다기능성 메타렌즈를 만들어냈다. 이 렌즈는 머리카락의 두께보다 수백 배 얇아 이를 이용한 소자는 단순한 기능성 표면으로 보일 정도다. 이 렌즈는 항상 설계한 대로 소용돌이 빔을 특정한 초점에 모을 수도 있고 그 회전도 마음대로 조정할 수 있다.

또 연구팀이 제시한 설계방법을 이용하면 메타렌즈뿐 아니라 메타표면을 이용한 홀로그램이나 컬러 프린팅 소자 설계에도 활용할 수 있다.

무엇보다 이 메타렌즈의 소용돌이 빔을 사용하면 나노크기의 아주 작은 입자를 정교하게 움직일 수 있고, 회전시키는 것도 가능하기 때문에 아주 작은 세포를 고정하는 데 필요한 광학 집게는 물론 광학스패너나 모터를 만드는 데도 접목할 수 있을 것으로 기대된다.

포항=장영태 기자 [e-mail]