포스텍 이길호 교수, 그래핀 마이크로파 검출기 개발

[테크월드=선연수 기자] 포항공과대학교(POSTECH, 이하 포스텍) 물리학과 이길호 교수 연구팀이 마이크로파 세기를 이론적 한계인 1초간 측정기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 검출해내는 초고감도 검출기를 개발했다.

삼성미래기술육성사업이 지원에 바탕한 이번 연구는 미국 레이시온 비비엔, 하버드대학교, 매사추세츠 공과대학교, 스페인 바르셀로나 과학기술연구소, 일본 물질재료연구기구와 공동으로 진행됐다.

마이크로파는 전자기파의 한 종류로 전자레인지에 사용된다. 이동통신, 레이더, 천문학 등 과학 기술 분야에서 다방면으로 활용되고 있다. 최근 양자컴퓨팅, 양자정보통신 등 양자정보기술에도 활용할 수 있음이 알려지면서, 마이크로파를 초고감도로 검출하려는 연구가 활발히 진행 중이다.

기존에 마이크로파 검출기로 사용되는 볼로미터는 실리콘이나 갈륨비소 등 반도체 소자를 마이크로파 흡수 소재로 사용해 검출 한계가 1초간 측정 기준 1나노와트(10억 분의 1와트) 수준에 머무는 등 정밀한 세기 측정이 힘들었다.

이길호 교수 연구팀은 마이크로파 흡수 소재로 반도체가 아닌 그래핀을 사용해 마이크로파 흡수율을 높이고, 두 개의 초전도체 사이에 그래핀을 끼워 넣는 '조셉슨 접합 구조'를 도입해 그래핀에서 발생하는 전기 저항 변화를 10피코초(1000억 분의 1초)이내로 검출할 수 있도록 했다. 그 결과 마이크로파 검출을 이론적 한계인 1초간 측정 기준 1아토와트(100경 분의 1와트) 수준으로 높일 수 있었다.