서영덕 UNIST 교수팀, 나노결정 광스위치 현상 발견
2021년에 이어 네이처에 게재..거대한 데이터 저장 가능
UNIST 제공
울산과학기술원(UNIST)는 서영덕 화학과 교수 연구팀이 미국 컬럼비아대, 한국화학연구원, 기초과학연구원 등의 국제 공동연구팀과 함께 무제한 지속가능한 나노결정 양방향 광스위치 현상과 원리를 발견했다고 1일 밝혔다.
이 연구성과는 세계 최고 권위지 '네이처(1일자)' 온라인에 실렸다.
앞서 연구팀은 지난 2021년 1월 란탄족이 금속된 도핑된 광사태 나노입자로부터 초미세 나노결정의 연쇄증폭 반응을 통해 극단적으로 증폭된 아주 센 빛을 내는 광사태 현상과 광사태 나노입자 물질을 발견해 네이처 표지논문으로 게재됐다. 광사태는 빛이 점점 더 큰 에너지 빛으로 연쇄 증폭되는 현상을 눈사태에 비유한 말이다.
연구팀은 기존 광사태 나노입자의 연쇄반응 연구를 기반으로 인위적·무한적으로 반복 점멸되도록 제어할 수 있는 광스위치 현상과 이 현상을 3D 광양자 메모리에 응용할 수 있는 방법을 밝혀냈다. 유기염료와 형광 단백질은 광학 메모리, 나노 패턴화, 생체 이미지화 등에 널리 쓰이는데, 이런 형광분자들은 빛을 받으면 무작위로 깜박이고, 시간이 지나면서 완전히 탈색돼 사라져 버려 수명이 짧은 단점을 가진다. 이 과정을 '광탈색 현상'이라고 부른다.
연구팀은 란탄족 금속들이 도핑된 나노입자는 광탈색 현상을 나타내지 않고, 예외적으로 광안정성을 갖도록 구현했다. 근적외선을 사용해 열변성 징후를 보이지 않으면서 다양한 주변 환경과 물 환경에서 나노결정을 켰다·껐다는 수천 번 이상 반복하는 실험을 통해 광안정성의 목표를 성공적으로 달성한 것이다.
연구팀은 또한 나노입자가 3D 기판에 나노패턴을 반복적으로 썼다가 지웠다는 하는 반복 패턴이 어떻게 활용될 수 있는지를 실험을 통해 확인해 향후 초고밀도 광양자 메모리 저장 기능 향상에 기여할 것으로 내다봤다.
서영덕 UNIST 교수는 "이런 무한 반복 가능한 양방향 광스위치는 과거 많이 사용했던 CD-ROM이나 CD-RW 원리처럼 향후 초고성능 양자 컴퓨터에서 생성된 방대한 양의 데이터를 저장하기 위한 광양자 메모리 장치로 발전될 것"이라며 "거대한 저장 용량을 가지면서 훨씬 더 빠르고, 정확하고, 정밀하게 작동할 수 있는 원천기술로 널리 쓰일 전망"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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