'빛의 스핀홀 효과' .. 기초 원리부터 최신 응용까지

[포항=위키트리] 황태진 기자 = ‘빛’은 우리가 물체를 인식하게 할 수 있게 하는 존재이다.

빛을 정교하게 다루는 기술들은 디스플레이 산업을 비롯해 다양한 분야에서 활발하게 이뤄지고 있다.

그 중에서도 물체의 경계면에서 빛의 거동을 해석하는 분야는 미래 다양한 광학 응용소자를 개발하는 데 필수적이다.

최근 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수 연구팀이 경계면 반사 조건에 따른 광스핀홀 효과에 대한 총평논문을 광학 분야 국제 저널인 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰(Laser and Photonics Reviews)’에 보고했다.

광스핀홀 효과는 빛이 경계면에서 굴절이나 반사를 할 때 평면에 수직인 방향으로 이동하는 현상을 말한다.

최근 다양한 구조체에서 나타나는 광스핀홀 효과가 활발하게 연구되고 있다.

이번 총평논문에서는 광스핀홀 효과 기반의 이론적·수학적 기술, 정밀 측정 방법, 최근 응용 분야를 포함해, 최근 발전하고 있는 메타표면·메타물질과 더불어 스핀홀 이동의 효율향상, 가변적 스핀홀 효과 구현, 편광 의존성 제거 등 다양한 연구 분야를 소개하고 있다.

또한, 빛을 미세하게 조절하기 위해서는 물질의 경계면에서 빛의 거동을 자세하게 묘사했다.

특히, 기술의 발달로 다양한 모양의 구조체를 설계 제작할 수 있게 됨으로써, 빛의 거동을 수학적으로 기술하고 실험적으로 증명해야 하는 기법들을 정리했다.

이번 논문은 숙련된 연구자뿐만 아니라 광스핀홀 효과를 처음 접하는 초심자도 이해할 수 있도록 적은 것이 특징이다.

또, 광스핀홀 효과를 일으키기 위한 경계면 설계 방법론 및 측정 방법론을 포함하고 있다.

노준석 교수는 “최근 나노 수준에서의 빛을 미세하고 정교하게 조절하는 기술이 활발하게 연구되고 있는 것을 고려할 때, 이번 총평논문은 지금껏 이뤄졌던 다양한 광스핀홀 효과를 정리해 앞으로 알려지지 않은 광학 경계면 사이의 관련된 더 많은 연구가 이뤄질 수 있는 디딤돌이 될 것이다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 포스코 산학연 융합연구소 사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업 , 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행됐다.