나노기술 및 정책 정보

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● 중국 장난대학교의 쉬촨라이 교수와 쾅화 교수 연구팀이 편광을 감지할 수 있는 갯가재 눈의 원리를 응용하여 카이랄 금 나노입자 자가조립을 통한 광전효과를 보고하고, 입사광의 원편파에 대한 고민감도를 구현

● 특히, L-페닐알라닌이 코팅된 자가조립 금 나노입자가 우원편광에 의해 생성시킨 광전류는 좌원편광에 의해 생성시킨 광전류의 2.41배에 달하는 것을 확인

● 원편광(CPL)과 물질 간의 상호작용은 여러 가지 새로운 기술의 등장에 긍정적인 영향을 미치고 있음.

● 하지만, 카이랄 유기재료 혹은 무기 나노입자(NPs) 기반의 광전 박막의 경우, 오른쪽으로 회전하는 빛과 왼쪽으로 회전하는 빛에 대한 흡수성 차이가 1% 미만으로 매우 작아 편광에 민감한 광전류 장치에 미치는 영향이 극히 미미함.

● CPL의 나선 방향과 일치하는 나노 레벨의 기하학적 형태를 가진 메타물질과 메타표면은 빛과 물질 간 상호작용의 원편광에 대한 민감도를 향상시키는 것이 가능하고, 광자의 스핀 각운동량은 전기활성을 지닌 나노 공극 내의 이온구름과 결합하여 광전효과를 발생

● 연구팀은 자가조립법으로 카이랄 금 나노필름을 제조하여 전기화학장치 양측에 있는 이온용액과 연결

● 또한, 금 나노필름의 한쪽에 레이저를 설치한 후 4분의 1파장판과 편광자로 원편광을 만들어내어 시간에 따른 이온전류의 변화를 측정하고 입사광 편광도의 고민감 측정모델을 구축한 결과, 원편광의 정밀 인식을 실현

● 실험결과에 의하면, 광전효과를 발생시키는 메타물질의 응답시간이 더 짧은 것으로 측정되었지만, 자가조립법으로 나노필름을 제조하는 것이 에너지 효율을 높일 수 있는 더 간단한 방법이라는 것을 증명

● 해당 연구성과는 비생물학적 나노구조를 활용하여 동물의 시각적 구조를 시뮬레이션할 수 있다는 가능성을 제시

※ Nature Nanotechnology 게재(2022.03.14.), “Polarization-sensitive optoionic membranes from chiral plasmonic nanoparticles”