테라헤르츠파를 1억배 증폭하는 나노수준 기술 개발 네이처 커뮤니케이션즈 발표, 테라헤르츠파를 집속하는 1나노미터 갭(gap) 배열구조 제작
연구결과 개요
1. 연구배경
테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 투과성이 강하지만 에너지가 낮아 비파괴 검사용 소스로 각광받아 왔다. 더욱이 테라헤르츠파의 진동수가 일반적으로 분자 간의 고유 진동수와 일치하기 때문에 분자의 종류를 검출할 수 있는 점에서 폭발물, 마약 등 위험물 감지에 특히 유용하게 사용될 수 있다. 그러나 테라헤르츠파는 파장이 밀리미터 정도의 크기이므로 이보다 작은 영역에 있는 극소량의 분자를 탐지하는 데에는 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 테라헤르츠파를 좁은 영역에 강하게 집속하여 분자의 테라헤르츠파에 대한 산란단면 (scattering cross-section)을 증가시켜 테라헤르츠파의 분자에 대한 반응성을 향상시키는 방향으로 연구가 이루어졌다.
테라헤르츠파를 나노미터 크기의 구조에 집속하는 연구는 금속 입자, 나노 구멍, 나노 슬릿, 그리고 나노 탐침과 같은 여러 구조를 이용한 시도를 통해 진행되었다. 그러나 나노미터 크기의 갭(gap) 구조에서 테라헤르츠파의 집속 현상을 관측하기 위해서는 다음의 조건을 만족해야 하기 때문에 애로사항이 있었다. 우선 테라헤르츠파의 파장의 크기, 즉 밀리미터 정도의 길이만큼 나노 갭의 길이를 연장해야 하고 (폭은 1nm 길이는 1mm인 구조를 제작해야 함) 나노 갭 이외의 영역에서 투과하는 빛을 차폐시켜야 하며(갭 이외의 영역은 테라헤르츠파를 투과하지 않는 금속과 같은 물질로 덮어야 함) 대면적에 나노 갭을 반복적으로 배열해야 한다 (테라헤르츠파의 빔 크기인 수 제곱 밀리미터 영역에 나노 갭 구조를 되도록 많이 배열해야 함).
테라헤르츠파를 1억배 증폭하는 나노수준 기술 개발
무엇이 가시광선이나 적외선보다 파장이 길어 투과성이 강하지만 에너지가 낮아 비파괴 검사용 소스로 주목받을까
테라헤르츠파