[사이언스 21](96)물방울 광컴퓨터

최근 IT전문가들 사이에 ‘광자결정’이 주요 화두다. 광자결정이란 굴절률이 다른 물질들이 규칙적으로 쌓여 조립된 결정체로, 자연계에서는 보석 중 하나인 ‘오팔’이 대표적이다.

광자결정은 빛의 흐름을 제어할 수 있는 특성이 있다. 즉 빛을 반사할 수도, 흡수할 수도, 가둔 뒤 증폭시킬 수도 있기 때문에 빛이 정보를 처리하는 ‘차세대 반도체’ 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 광자결정을 이용하면 저장장치의 크기를 전자 하나 크기로 줄일 수 있기 때문에 수십 테라급의 슈퍼컴퓨터를 손목시계보다 작게 만들 수 있고 각종 광통신 소자도 효과적으로 개발할 수 있다.

문제는 과학자들이 원하는 균일한 광자결정을 만들기가 매우 어렵다는 것이다. 그런데 최근 한국과학기술원(KAIST) 양승만 교수팀이 물방울을 이용한 광자결정 제작에 성공해 ‘네이처’지에 논문을 싣는 등 학계의 주목을 받고 있다.

연구팀은 우선 나노미터(1㎚=10억분의 1ｍ) 수준의 작은 입자와 마이크로 크기의 큰 입자를 머리카락 굵기의 절반 정도인 지름 50㎛ 정도 크기의 물방울 속에 가두었다가 물을 서서히 증발시켰다. 그러자 작은 입자가 큰 입자 사이에 쌓이면서 스스로 규칙적인 결정을 만든다는 놀라운 사실을 밝혀냈다.

물론 이 방법이 실용화되기 위해서는 아직 많은 과정을 거쳐야 한다. 그러나 전 세계가 관심을 집중하고 있는 ‘빛의 반도체’나 ‘양자컴퓨터’ 개발에 우리나라가 중요한 위치를 차지하게 됐다는 것만으로도 큰 성과다.