나노기술 및 정책 정보

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● 영국 Southampton University, 스위스 ETH Zürich 연구팀은 나노 규모에서 빛-물질 결합의 새로운 임계값에 도달

● 연구진은 이론과 실험 결과를 결합하여 빛을 제한하고 활용하는 능력의 근본적인 한계를 설정했으면, 2차원 전자 가스의 상단에 크기가 점점 작아지는 광자 나노 안테나에 초점을 맞춘 것으로 진행

● 전파 플라즈몬을 시작했을 때 연구 중인 샘플에서 250nm 정도의 임계 치수 아래로 시스템에 빛을 더 이상 가둘 수 없다는 것을 발견했고, 이로 인해 전자파가 공진기에서 멀어지고 광자의 에너지가 유출

● 빛이 제한되는 하위 파장 볼륨을 줄여서 빛-물질 결합을 증가시키는 것에 대한 한계를 탐구하기 위해 실험적으로와 컴퓨터 시뮬레이션에서 예측을 테스트한 이론적 프레임워크를 개발

● 해당 연구로 가장 작은 길이 스케일(폭이 250나노미터 이하의 간격을 갖는 장치를 조사)에서 비국소적 효과 발생하는 것을 확인 

● 비국소적 효과 발생는 양자 우물의 구속된 전자 상태뿐만 아니라 양자 우물에서 2차원 플라즈몬 분산에서 발생하는 고운동량 여기 연속체에 결합되는 사실 때문인 것으로 확인

● 연구팀은 해당 연구가 극도로 제한된 전자기장에 의존하는 기술 발전을 이룰 수 있을 것으로 기대

※ Nature Photonics 게재(2021.08.09.), “Polaritonic nonlocality in light–matter interaction”