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스핀-궤도 결합 없는 3차원 위상절연체 구현

무피복 광통신 구현 가능성…통신 시스템 단순화 실마리

기사입력 2022-06-21 17:19:32
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[산업일보]
한국연구재단은 포항공과대학교 노준석 교수연구팀이 주기적인 3차원 구조체를 설계해 스핀-궤도 결합이 없는 3차원 위상절연체를 구현했다고 21일 밝혔다.

이는 기존에 3차원 위상절연체 구현을 위해 스핀-궤도 결합이 필수적이었던 것과 차이가 있다.
스핀-궤도 결합 없는 3차원 위상절연체 구현
위상절연체 모식도(上)와 위상절연체가 갖는 표면파 모식도(下) (자료=포항공과대학교 노준석 교수)

연구팀에 따르면, 스핀-궤도 결합이 없는 3차원 위상절연체는 외부 겉면에서 표면파를 가진다. 이에 따라 표면파 발생을 위해 인공적으로 피복 등을 감싸지 않아도 될 뿐만 아니라 표면파의 측정 또한 쉬워서 응용성이 높다.

또한, 무피복 광통신 구현 가능성을 통해 통신 시스템 단순화 및 소형화에 실마리를 제공할 것으로 기대된다.

연구팀은 3차원 공정의 어려움으로 인해 수십 밀리미터의 파장을 가진 마이크로웨이브에서만 현재 작동이 가능하다고 했다. 하지만 이광자리소그래피와 같은 나노스케일의 3D 프린팅 공정을 활용한다면 수백 나노미터의 파장인 근적외선이나 가시광선 영역에서도 구현할 수 있을 것으로 내다봤다.

이광자리소그래피는 빛에 반응하는 물질에 빛을 조사해 나노/마이크로 스케일의 3차원 형상을 만드는 공정 기법이다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 및 세종과학펠로우십사업 등의 지원으로 수행했다.

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.


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