<시리즈> 창의적 연구개발진흥사업 주요 과제 점검 (7)

아주 미세한 입자는 왜 볼 수 없을까. 기존의 광 현미경(Optical Microscopy), 광학적 분광법(Optical Spectroscopy), 광학적 식각(Optical Lithography), 광 기록저장장치(Optical Storage) 등을 포함한 모든 광학계에서는 반파장 이하의 물체를 다룰 수 없는 한계를 가지고 있다. 빛의 회절현상 때문에 나타나는 분해능의 절대적인 한계, 즉 회절한계 때문에 미세한 물체를 관측할 수 없는 것이다.

그러면 회절한계를 극복할 수 있는 방법은 없는가. 최근 활발히 연구되고 있는 나노기술이 이를 해결할 전망이다. 근접장(near-field)을 사용할 경우 회절 한계 이상의 고분해능과 함께 다양한 광학적 정보를 동시에 얻고 응용할 수 있다.

90년대 들어 근접장 광 연구가 스위스 IBM 연구소, 미국의 AT&T 연구소, 독일의 막스프랑크연구소, 미국 노스캐롤라이나주립대, 일본의 동경공대 등에서 활발히 이루어지고 있으나 아직 근접장의 물리적 성질에 대한 체계적 이해가 부족하고 근접장을 이용한 극한 광기술 개발을 위해 해결되어야 할 과제들이 많다.

극한광기술연구단이 목표로 하고 있는 연구테마는 빛과 원자의 근접장을 이용하여 회절한계를 극복하는 10나노미터(nm)수준의 극한 광기술을 구현할 수 있는 새로운 개념의 연구에 도전하는 것이다. 원자와 반도체 등을 이용해 근접장의 물리적 성질을 규명하고, 근접장 광과 원자를 이용한 새로운 나노패턴 리소그라피 기술, 근접장 광을 이용한 새로운 고밀도 광정보 기술을 개발하는 것이다.

연구단의 의욕대로 빛과 원자의 근접장에 대한 획기적 발전을 이룰 경우 이는 물리학, 화학, 생물학 등의 연구에서 지금까지 연구 불가능했던 미세한 크기 영역의 광학 현상을 연구할 수 있는 과학기술의 새로운 돌파구가 마련되는 것으로 큰 기대를 걸게 하고 있다. 또 개발된 근접장 기술은 반도체 및 고밀도 광기록장치의 개발 등 21세기 광소자 및 부품산업 발전에 파급효과가 클 것으로 예상된다.

<정창훈 기자>