포스텍 노준석 교수연구팀이 스핀 다중화 자외선 메타홀로그램을 구현하는데 성공했다고 27일 밝혔다.

성공한 메타홀로그램은 특정 조건에서만 보이도록 설계할 수 있어 보안 스티커와 인증서를 이용한 위조 방지 등 광학 보안 분야에서 떠오르고 있는 기술이다.

자외선은 가시광선보다 파장이 짧아 자외선 메타홀로그램을 제작하려면 메타표면을 이루고 있는 나노 구조를 더 작게 만들어야 한다.

이를 위해서는 고해상도의 나노 패터닝 기술이 필요하고 내구성이 강한 소재를 사용해야 한다.

기존의 공정들은 패터닝 영역이 작고 비용이 많이 들며 공정 과정이 복잡해 대량 생산에 한계가 있었다.

노준석 교수팀은 높은 메타표면 변환 효율을 위해 지르코늄 이산화물을 사용하는 등 선명한 자외선 메타홀로그램 이미지를 생성하는데 성공했다.

실험 결과, 연구팀이 개발한 공정으로 구현한 자외선 메타홀로그램은 약 60nm의 높은 해상도를 나타냈다.

또 기존 고굴절률 나노 복합체를 사용한 자외선 메타홀로그램의 종횡비가 8~10 정도였던 데 비해, 연구팀의 기술은 그 한계를 극복하고 종횡비를 최대 16까지 달성했다.

특히, 빛의 편광 상태에 따라 좌편광에서는 56.23%, 우편광에서는 57.28%의 변환 효율을 보였으며, 이는 하나의 이미지를 구현하는 기존 메타홀로그램의 효율을 거의 유지하면서 서로 다른 두 개의 이미지를 구현했다는 점에서 큰 의의가 있다.

연구팀은 지르코늄 이산화물 입자 농도와 용매 종류가 패턴 전사도에 미치는 영향을 체계적으로 분석해 자외선 메타표면 제조 공정을 최적화하는데 성공했다.

노준석 교수는 “기존 공정의 한계를 극복하고, 스핀 다중화 메타표면의 응용 분야를 확장했다”며, “정보 보호 산업뿐만 아니라 다양한 분야에서 상업화 가능성이 매우 높을 것”이라는 기대를 전했다.

한편, 이번 연구는 국제학술지 ‘ACS 나’에 게재됐고 포스텍 기계공학과 통합과정 강현정, 김홍윤이 참여했다.