나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 일본 치바대학교, 오사카대학교 공동 연구그룹이 유전체 나노미립자(나노입자)가 분산되어 존재하는 액막에 ‘빛 소용돌이(optical vortex)’를 조사(照射)함으로써 청색~청록색의 구조색을 나타내는 ‘포토닉 구조 마이크로 링’을 직접 인쇄하였고, 금속 나노미립자가 분산되어 존재하는 액막에 ‘빛 소용돌이’를 조사함으로써 단일 금속 나노입자를 고정밀도로 인쇄할 수 있음을 입증

● 연구진은 ‘빛 소용돌이’로 변환한 파장 532nm의 나노초 펄스 레이저를 유리 기판 위의 도너(donor)인 유전체 나노 미립자 분산 액막에 빔 스팟이 50㎛가 되도록 렌즈로 집광하고, 단일 펄스 조사에 의해 액막으로부터 단일 액적을 토출시키고 다른 유리 기판 위에 전사(轉寫)한 결과, 유전체 나노 미립자로 구성된 마이크로 링이 리시버 기판 위에 인쇄

● 토출된 액적이 빛 소용돌이의 궤도각 운동량에 의해 자전 운동하면서 비상한 결과 유전체 나노 미립자가 액적 중에서 원심력을 받아 링 모양으로 고밀도 충전되어 마이크로 링을 형성하여 인쇄

● 도너가 금 나노 미립자인 경우 액적의 자전 운동에 더하여 금 나노 미립자가 ‘빛 소용돌이’의 환에 대해 서로 싸우는 힘을 받은 결과, 결과 액적의 중앙부에 포착되어 금 나노 미립자는 나노 코어로 인쇄

● 이러한 인쇄 기술은 차세대 광통신과 바이오센서와 같은 디바이스 개발 등 차세대 프린터블 일렉트로닉스 기술의 확립에 연결될 것으로 기대

● ‘빛 소용돌이’와 나노입자의 상호작용에 기초한 이러한 현상을 응용함으로써 혼합물 중의 나노 미립자 종류(유전체인지 금속인지)에 따라 나노 미립자를 공간적으로 분리하는 ‘빛 소용돌이 나노 입자 정렬’이라는 새로운 나노 미립자 분리 방법이 가능해질 것으로 기대

※ 용어설명

- 나노초 펄스 레이저(Nanosecond-pulsed laser, ナノ秒光渦パルス): 한 펄스(파동)의 길이가 나노초(ns, 10억 분의 1초)인 레이저 

※ Nanophotonics 게재(2021.10.20.), “Generation of hexagonal close-packed ring-shaped structures using an optical vortex”