[테크월드=선연수 기자] ETRI 연구진이 지난해 메타물질 원천소재기술 개발에 이어 기존보다 선명하고 더욱 다양한 색상을 표현할 수 있는 나노결정 기반 광대역 메타물질 완전 흡수체 기술을 개발했다.
메타물질은 자연에 있는 물질 구조나 배열 형태를 바꾼 인공 소재다. 기존 물질과 달리 자연에 없는 특성을 낼 수 있으며 매우 얇거나 작고 가벼운 형태로 만들 수 있다. 이를 이용해 연구진은 ‘메타물질 완전흡수체’를 제작했다. 완전흡수체는 빛이나 전자파를 원하는 파장 영역에서 완전히 흡수할 수 있는 소재로 디스플레이, 태양전지, 적외선 센서, 스텔스 등에 응용된다.
기존의 메타물질 완전흡수체는 가시광 파장 영역 중 좁은 대역에서만 흡수가 일어나 선명한 반사 색상 구현이 어려웠다. 연구진은 기존의 메타물질 완전흡수체의 층을 구성하는 금, 은 등의 금속 대신 나노 결정 메타물질 소재를 사용해, 광학 손실율을 높여 흡수대역폭을 넓혔다. 기존의 흡수대역폭인 28나노미터(nm)에서 최대 10배 이상인 300nm까지 늘어나 보다 선명한 반사 색상을 구현할 수 있다.
또한, 메타물질 완전흡수체로 빛이 들어오면 메타물질의 두께 조절을 통해 흡수할 수 있는 파장 영역을 조절함으로써 원하는 색을 구현할 수 있게 된다. 이로 인해 색 재현율을 33.8%까지 달성했다.
연구진은 증착 공정이 아닌 용액 공정을 접목했다. 용액 공정 방식은 대면적에 낮은 공정 비용으로 쉽게 제작할 수 있으며, 플렉시블 기판이나 고분자 기판을 만들 수 있어 두께 100~200nm, 2.5x2.5cm 크기의 은 나노결정 기반 플렉시블 메타물질이 제작됐다. 이는 플렉서블 디스플레이 등에서 색상을 구현하는 하나의 픽셀(Pixel)에 적용할 수 있다.
이번에 개발된 메타물질 완전흡수체는 직사광선에서 제 성능을 발휘하지 못하는 LCD 디스플레이, 옥외 스크린, 전자책 등에 자주 쓰이는 ‘반사형 디스플레이’ 개선에 응용될 수 있다. 이로 인해 반사형 디스플레이의 고화질, 저전력화에 큰 도움이 될 것이며, 고해상도 픽셀 구현을 통해 지폐의 위·변조 방지, 브랜드 보호, 홀로그램, 다색 태양전지 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 예상된다.
그래도 삭제하시겠습니까?