나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 일본 도쿄농공대학교 대학원 공학연구원 연구그룹이 경질 세라믹스의 일종인 다이아몬드상 탄소 박막 표면에 빛 지속 시간이 7펨토초(fs)(두께 2㎛)인 레이저 광을 조사(照射)하여 주기가 60nm인 나노 구조체를 표면으로부터 직접 깎아낼 수 있는 현상의 원인이 극박 전자층에 발생한 ‘단거리 표면 플라즈몬 폴라리톤(short-range surface plasmon polaritons)’임을 확인

● 연구진은 레이저 장치에서 출력되는 파장 650~1000nm, 지속 시간 7fs의 레이저 광을 다이아몬드상 탄소 박막 표면에 집광 조사했으며, 그 결과 집광 스폿 중심 부근 전체에 주기 60nm의 나노 구조체가 직접 형성되는 것을 관측

● 지속 시간이 100fs인 레이저광을 조사했을 때와 비교하였을 때 약 1/3의 크기의 미세 구조체가 형성됨.

● 라만분광장치와 주사투과전자현미경으로 이 가공 부분 표면의 결합 구조 변화를 관측한 바, 7fs의 레이저 광을 조사한 후의 결합 구조 변화는 두께가 10nm 이하였던 점으로부터, 레이저 광에 의해 여기(勵起)된 고밀도 전자 층의 두께는 수 나노미터(nm)임을 확인

● 또한 이론 계산을 통해 매우 얇은 이 전자층은 ‘단거리 표면 플라즈몬 폴라리톤’을 여기시키고 이에 수반하여 발생하는 고강도의 광 근접장에 의해 고체 표면이 직접 깎여지는 것을 확인

● 해당 연구 성과는 근적외선 레이저 광으로도 주기 크기를 수 nm~수십 nm로 제어할 수 있는 새로운 미세 가공 기술로 발전될 것으로 기대 

※ Journal of Applied Physics 게재(2021.11.08.), “Sub-100-nm periodic nanostructure formation induced by short-range surface plasmon polaritons excited with few-cycle laser pulses”