빛 증폭시키는 ‘광사태 나노입자’ 세계 최초 발견

낮은 에너지의 빛을 쏘여도 큰 에너지의 빛을 대량으로 방출하는 ‘광사태 현상’이 세계 최초로 발견됐다. 일반적인 나노입자가 빛 에너지가 줄어드는 것과 달리 빛이 증폭돼 바이오 의료분야, 자율주행자동차, 태양전지 등 미래 기술에 널리 쓰일 수 있을 것으로 전망된다.

서영덕 한국화학연구원은 14일 과학기술정보통신부 정례브리핑에서 “나노물질에 작은 빛 에너지를 쏘이면 물질 안에서 빛의 연쇄증폭 반응이 일어나 더 큰 빛 에너지를 대량 방출하는 ‘광사태 현상’을 발견했다”며 이같이 밝혔다.

보통 나노물질은 빛 에너지를 흡수하면 일부를 열에너지로 소모하고, 나머지를 처음 흡수한 빛보다 적은 에너지의 빛으로 방출한다. 그러나 이번 서영덕·남상환 박사팀과 미국, 폴란드 연구진이 공동연구를 통해 발견한 나노물질은 적은 빛을 받아들여 광학적 연쇄증폭반응을 일으키면서 최소 100배에서 최대 1만배 이상까지 더 큰 에너지의 빛을 방출했다.

서 연구원은 “향후 화학연구원의 페로브스카이트 태양전지 연구진과 함께 태양전지의 효율을 높이는 응용연구를 진행할 계획”이라고 말했다. 광사태 나노입자는 기존 태양전지가 흡수·활용할 수 있는 빛의 영역보다 더 긴 파장의 빛도 흡수할 수 있기 때문에 전지의 효율을 높일 수 있다. 또한 레이저 포인터보다 더 약한 세기의 LED 빛으로도 광사태 현상을 일으키기 위한 후속 연구도 진행 중이다.

서 연구원은 “이번 연구성과는 빛을 활용하는 모든 산업과 기술에 광범위하게 쓰일 수 있어 향후 미래 신기술로 활용될 가능성이 크다”면서 “바이오 의료분야를 비롯해 자율주행자동차, 인공위성 등 첨단 IoT 분야, 빛을 활용한 광유전학 연구나 광소재 등에 넓게 활용될 수 있다”고 덧붙였다.