연구분야

빛과 물질의 상호작용은 어떤 원자가 어떤 구조로 배열되어 있는가에 따라 결정됩니다. 자연에서 발견되는 대부분의 물질들은 원자 또는 분자 수준의 구조가 반복되는 형태로 구성되어 있고, 원자, 분자 수준보다 더 크고 복잡한 구조를 가지지 못하기 때문에 이를 통해 나타나는 광학적 특성이 매우 제한적입니다. 만약 원자나 분자보다는 크지만 빛의 파장보다는 작은 수준에서 인위적인 규칙에 따라 원자를 배열할 수 있다면 자연에서 볼 수 없었던 새로운 광학적 특성을 가질 수 있게 됩니다. 예를 들어, 가시광 영역에서 자연계 물질들은 4 이상의 굴절률을 가지는 예가 극히 드물지만 인공적인 나노구조가 들어있는 소재를 사용한다면 가시광 영역에서 10 이상의 굴절률도 달성이 가능함이 보고되었습니다. 메타물질은 이와 같이 인공적인 미세구조가 들어있는 소재를 의미하며 기존 소재의 물성 한계를 크게 뛰어 넘을 수 있는 가능성을 가지고 있습니다. 따라서, 디스플레이, 바이오이미징, 인공광합성, 광통신, 테라헤르츠, 전자파 차폐/스텔스/통신 등 다양한 분야에서 활발히 새로운 원리와 현상에 대한 학문적 연구와 혁신 응용소자에 대한 상업적 개발이 진행되고 있습니다.

연구비전

우리 연구실은 "빛과 미세구조를 가진 소재 사이의 상호작용"을 큰 연구범위로 삼아, 새로운 메타물질을 설계하여 기존 광학 물성의 한계를 돌파하고, 새로운 공정을 이용하여 이러한 미세구조 소재를 손쉽게 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 위해 1) 전자기 이론, 2) 기계학습 등을 활용한 계산과학, 3) 삼차원 미세공정, 4) 전자기 및 광학 측정의 네 가지 측면에서 모두 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 과정들을 통해 자연계에서 볼 수 없었던 새로운 빛-물질 상호작용을 발견하고 이를 다양한 소자에 적용하는 연구를 진행하고 있습니다.