KIST, 극초단 레이저 펄스를 발생시켜 첨단 응용 분야에 적용 가능한 기술을 개발

지난 11월, KIST 센서시스템연구센터 전영민 박사팀이 미국 드렉셀대학교 및 서울시립대 연구진과의 공동 연구를 통해 새로운 2차원 나노 물질인 MXene(맥신)에 기반을 두고 있는 넓은 대역과 fs(femto second, 펨토초)대의 극초단 레이저 펄스를 발생시키는 기술을 개발했다. 1000조 분의 1초의 짧은 펄스폭을 지니는 fs 레이저는 펄스폭이 매우 짧고, 순간적으로 강한 에너지를 전달할 수 있어 초정밀 물질 가공, 초정밀 안과 수술, THz빔 발생, 초고속 광통신 등 다양한 첨단 응용 분야에 적용 가능하다. MXene 2차원 물질은 티타늄과 같은 중금속 원자와 탄소 원자의 이중 원소로 이뤄진 얇은 판 모양의 나노 물질로, 초고속 포화흡수체로 작용해 빛을 매우 빠른 속도로 스위칭할 수 있어, fs대의 짧은 펄스를 만들 수 있다.

또한, 이 물질은 기존 2차원 물질과 달리 에너지 갭이 없는 금속성 2차원 물질이기 때문에 근적외선 및 중적외선 영역을 포함하는 매우 넓은 파장 영역대의 레이저 빛을 발생시킬 수 있는데, 본 연구진이 이를 입증해냈다. 연구진이 진행한 실험에서 MXene 2차원 물질은 혼합 상태 하에서도 높은 펄스 레이저 발생 특성을 보였다. KIST 전영민 센터장은 “최근에 개발된 MXene 2차원 물질은 슈퍼 커패시터 전극 물질, 전자파 차단 소재, 나노다공성막 등의 응용에 대한 연구를 거쳤지만, 레이저 광학 분야로는 적용되지 못했다”라고 말하며, “이번 연구를 통해 연구진은 MXene의 뛰어난 광학 응용 잠재성을 증명했으며, 후속 연구를 진행해 새로운 차세대 광학 소자 개발 연구를 이어나갈 계획이다”라고 밝혔다.

자료 제공 : KIST