[로이슈 전여송 기자] 이화여자대학교(총장 이향숙)는 본교 화학·나노과학과 박소정 교수 연구팀이 자기장을 이용해 나노입자의 배열과 광학 특성을 실시간으로 조절할 수 있는 ‘자성 플라즈모닉 나노입자(Magnetically controllable plasmonic nanoparticles)’를 개발했다고 13일 밝혔다.

이화여대에 따르면 금속 나노입자는 입자의 크기, 모양, 배열 구조에 따라 고유한 빛 반응을 나타내어 차세대 광학 소재의 핵심으로 주목받아 왔다. 그러나 기존 기술에서는 입자의 방향이나 배열을 바꾸기 위해 고정된 패턴 제작이 필요해, 실시간으로 자유롭게 조절하기는 어려웠다.

박소정 교수팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘자성 플라즈모닉 나노입자’라는 새로운 소재를 개발했다. 이는 비등방성 금 나노입자를 중심에 두고, 그 주위를 자석 성질을 가진 산화철(FexOy)로 감싼 하이브리드 구조다. 연구팀은 이 나노입자에 자기장을 가해 직선 또는 나선형으로 배열과 방향성을 제어하는 데 성공했다. 또한 빛의 투과 색상 변화를 결정짓는 복굴절, 편광에 따른 선택적 공명, 나선형 배열을 통한 강력한 거대 키랄 광학 신호를 구현했다. 이번 연구에서 달성한 광학 비대칭도(g-factor) 0.21은 현재까지 보고된 유사 연구 중 세계 최고 수준으로, 빛의 3차원적 제어 가능성을 보여준다.

앞으로 이 기술은 더 선명하고 다채로운 화면을 구현하는 차세대 디스플레이, 빛의 변화를 정밀하게 감지하는 고성능 센서 및 빛을 이용한 대용량 정보저장 장치 개발 분야에 혁신을 가져오는데 기여할 것으로 기대된다.

나노소재 분야 전문가인 박소정 교수는 “이번 연구는 나노입자의 광학 특성을 높은 자유도로 제어할 수 있는 플랫폼을 제시했다는 데 의의가 있다”며, “다양한 크기와 형상의 나노입자로 확장 가능해 차세대 플라즈모닉 소자 개발의 기반이 될 것”이라고 밝혔다.

화학·나노과학과 강효정 박사과정생(제1저자)을 포함한 이화여대 박소정 교수팀과 현가담 교수팀, 아주대학교 심태섭 교수 연구팀의 공동연구로 수행된 논문

「Dynamic birefringence and chirality of magnetically controllable assemblies of anisotropic plasmonic nanoparticles in dispersion」은 자기장으로 나노소재의 4차원 구조제어를 구현했다는 점에서 주목받으며 세계적 권위의 학술지 <Nature Communications (Impact Factor 15.7)>에 8월 1일 게재됐다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr