포항공과대 노준석·김영기 교수 연구팀 공동 연구
홀로그램용 메타물질에 전기·온도·터치에 반응하는 액정 결합
포항공대 노준석·김영기 교수 연구팀이 메타물질에 액정기술을 접목해 외부자극에 반응하는 초소형 홀로그램 장치를 세계 최초로 만들어냈다고 10일 밝혔다.
메타물질은 자연에 존재하지 않는 인공물질로, 투명망토, 슈퍼렌즈, 음굴절 장치 등 새로운 광학기능을 구현할 수 있는 꿈의 소재로 불린다. 연구진은 외부 자극에 반응해 광학적 특성을 쉽게 바꿀 수 있는 액정을 메타물질에 접목했다.
메타표면 장치는 반도체공정을 통해 대량생산에 유리한 수소화 비정질 실리콘을 바탕으로 만들었다. 메타표면에 특별하게 고안된 액정 기반 광변조기를 결합, 액정 셀의 재료와 디자인에 따라 손가락 터치나, 전압 또는 열과 같은 다양한 외부 자극에 반응하도록 했다.
실제 전압에 반응하도록 고안된 액정을 접목해 0.8V, 1V 전압을 걸어주면 수 밀리초 이내(1ms=0.001초)로 홀로그램 이미지를 빠르게 변환했다. 온도에 반응하는 액정을 접목한 장치는 특정 온도(47℃) 이상이 되면 홀로그램 이미지가 바뀐다. 터치에 반응하도록 디자인으로 된 장치는 가벼운 손가락 터치만으로도 홀로그램 이미지를 빠르게 바꿀 수 있다고 연구진은 설명했다.
특히 450㎚~700㎚(1㎚=1만㎜)의 파장을 갖는 가시광선 영역에서 매우 선명한 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 것으로 나타났다.
온도에 반응하는 메타홀로그램 소자는 온도감응형 센서로 활용될 수 있다. 온도엔 민감한 식품, 포토레지스트와 같은 화학품 등의 배송 및 보관 중에 특정 온도를 넘어가게 되면, 곧 바로 경고 형태의 홀로그램 이미지가 공간 상에 띄워지며 시각적 알람 기능을 제공하는 센서로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
또 터치 반응형 메타홀로그램 소자는 인터랙티브 홀로그램 기술뿐 만 아니라, 충격에 민감한 고가의 미술품 및 상품에 부착 가능한 충격 감지 센서로 사용될 수 있다. 운반이나 배송 과정 중에 외부의 충격이 가해지면 경고 형태의 홀로그램 이미지를 확인하여, 물품의 이상 여부를 즉각적으로 확인할 수 있다.
이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 11일(한국시간) 커버논문으로 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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