나노기술 및 정책 정보

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빛은 나노 스케일에서 독특한 현상을 보임. 이러한 현상을 탐구하면 정교한 응용 프로그램의 잠금을 해제하고 광파와 다른 재료 간의 상호 작용에 대한 유용한 통찰력을 제공 할 수 있음.

코넬 대학교(Cornell University)의 연구팀은 나노크기의 빛을 조작하고 이동할 수 있는 새로운 방법을 제안함. 이러한 특수한 광전송 모드는 약간 다른 나노물질 간의 미세조정된 인터페이스에서 발생하는 것으로 알려져 있음. 연구팀은 토폴로지 포토닉스의 매혹적인 개념을 원자적으로 얇은 물질에 빛을 가두는 혁신적인 기술과 결합했음. 이 방법은 응용 및 기초 물리학에서 빠르게 부상하는 두 가지 분야인 그래핀 나노라이트와 토폴로지 포토닉스를 결합한 것임. 연구팀은 그래핀이 나노 스케일 빛을 저장하고 제어하기 위한 유망한 플랫폼이며 도파관 및 캐비티와 같은 온칩 및 초소형 나노광자 장치 개발에 핵심이 될 수 있을 것으로 기대함. 연구팀은 메타 게이트 역할을 하는 나노패턴 소재 위에 그라핀 시트를 적층한 시뮬레이션을 실행했음. 이 벌집 모양의 메타 게이트는 육각형의 꼭지점을 중심으로 하는 다양한 크기의 구멍이 있는 단단한 재료층으로 구성됨. 이러한 구멍의 다양한 반경은 광자가 재료를 통과하는 방식에 영향을 주게 됨. 연구팀은 두 개의 서로 다른 메타 게이트를 전략적으로 "접착"하면 예측 가능하고 제어 가능한 방식으로 광자를 인터페이스에 제한하는 토폴로지 효과를 생성한다는 사실을 발견함. 다양한 메타 게이트 디자인 선택은 장치 토폴로지의 차원 계층 구조를 보여줌. 특히, 메타 게이트 기하학에 따라 나노라이트는 토폴로지 인터페이스의 1 차원 가장자리를 따라 흐르도록 만들거나 0 차원(점과 같은) 정점에 토폴로지적으로 저장 될 수 있음. 또한 메타 게이트는 이러한 도파관 또는 공동의 온/오프 전기 스위칭을 허용함. 이러한 배터리 작동 토폴로지 효과는 실제 장치에서 토폴로지 포토닉스의 기술적 채택에 도움이 될 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Photonics’ ("Nanopolaritonic second-order topological insulator based on graphene plasmons") 지에 게재됨.