서강대 연구팀이 광통신과 정밀 광학 측정 등에 활용할 수 있는 새로운 소재를 개발했다. 레이저 빛의 파장을 절반으로 바꾸는 소재로, 기존 표준물질보다 34.9배 강한 신호를 내는 것으로 확인됐다.

서강대는 옥강민 화학과 교수와 장준익 물리학과 교수 공동연구팀이 이 같은 연구 성과를 거뒀다고 6일 밝혔다.

빛의 파장을 바꾸는 소재는 레이저와 광통신, 정밀 광학 측정 등에 활용된다. 빛의 파장을 원하는 대로 변환하려면 소재를 구성하는 성분뿐 아니라 각 성분이 배열되는 방식도 중요하다.

연구팀은 금속 성분인 몰리브데넘과 과산화물, 유기 분자를 결합해 새로운 소재를 만들었다. 유기 분자가 금속과 결합하는 지점의 수를 한 곳에서 세 곳까지 바꿔 세 종류의 결정을 합성했다.

그 결과 결합 방식에 따라 결정 내부의 원자 배열이 달라졌으며, 각 성분이 함께 작용해 빛의 파장을 변환할 수 있다는 사실을 확인했다.

새로 개발한 결정에 1300나노미터(nm) 파장의 레이저를 비추자 파장이 절반인 빛이 발생했다. 이때 측정된 신호는 광학 표준물질인 인산이수소칼륨(KDP)의 34.9배에 달했다. 강한 레이저를 비춰도 견디는 특성도 확인됐다.

이번 연구는 소재를 구성하는 성분의 결합 방식을 조절해 빛의 파장 변환 성능을 높일 수 있다는 점에서 의미가 있다. 향후 광통신과 정밀 광학 측정 등에 필요한 고성능 광학 소재 개발에 활용될 것으로 기대된다.

연구 결과는 국제학술지 '미국화학회지'(JACS)에 게재됐다. 서강대 화학과 박사후연구원 Zeng Wei 박사가 제1저자로, 옥 교수와 장 교수가 공동 교신저자로 참여했다.

옥 교수는 "서로 다른 광학 활성 요소들이 결정 내부에서 협력하도록 설계하는 새로운 방법을 제시했다"며 "이러한 설계 원리는 앞으로 다양한 고성능 광학 결정 개발에도 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

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