나노기술 및 정책 정보

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도쿄(東京)대학 생산기술연구소 연구그룹이 금속 나노 입자 중의 전자의 잔물결(국재 플라즈몬 공명)에 의해 빛이 갖는 운동량을 제어하고 그 반응으로 나노 입자에 작동하는 빛의 힘(光壓, light pressure)을 이용하여 마이크로 머신을 움직이는 데 성공함. 지금까지 광압을 이용한 광학 핀셋은 마이크로 머신을 구동하는 방법으로 응용 범위를 넓혀왔지만, 광학 핀셋은 조사(照射)하는 레이저 광을 집광·주사(走査)함으로써 광압의 방향을 제어하기 때문에 빛의 회절에 의한 한계로부터 파장 스케일보다 미세한 작업을 수행할 수 없어 빛 구동 시스템의 통합 및 구현을 저해하고 있었음. 연구진은 나노 공간에서 빛의 산란을 증강·제어할 수 있는 금속 나노 입자의‘국재 플라즈몬 공명’에 주목했으며, 빛 산란을 통해 빛의 운동량 변화를 제어함으로써 나노 입자의 방향으로 광압의 방향을 제어할 수 있음을 발견함. 이 나노 입자를 미세 가공 기술에 의해 마이크로 머신에 적절히 배치함으로써 빛의 파장 스케일보다 작은 나노 공간에 작동하는 광압의 위치와 방향을 정밀하게 디자인 할 수 있게 되어, 빛의 조사에 의해 동력을 만들어내는 나노 스케일 리니어 모터와 회전 모터를 실현함. 본 접근 방식은 레이저 광의 집광·주사가 필요하지 않기 때문에 빛의 회절에 의한 한계가 없음. 본 연구 성과는 향후 빛에 의해 물체를 조작하는 기술 패러다임을 변화시켜 광 구동 시스템의 집적화·계층화를 진행시키고, 이를 통해 광 구동 나노 로봇과 나노 공장이 실현될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ (“Plasmonic linear nanomotor employing lateral optical forces”) 지에 게재됨.