플라스마 활용 ‘테라헤르츠파’ 생성법 개발

유니스트 등 공동 연구진 성과
‘꿈의 전자기파’ 생성 효율 높여

국제 공동 연구진이 ‘꿈의 전자기파 자원’으로 불리는 테라헤르츠파를 생성하는 새로운 방법을 개발했다.

유니스트(UNIST)는 허민섭(사진) 교수팀(물리학)이 지스트(GIST)·영국 스트래드클라이드대 연구팀과 함께 플라스마에 강력한 레이저 펄스를 내리쬐어 테라헤르츠파를 만들어내는 방안을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증했다고 4일 밝혔다.

테라헤르츠파는 1초에 테라(1기가의 1000배)번 진동하는 전자기파로, 의료 진단, 보안 검색, 반도체 소자 결함 탐지 등 다양한 분야에서 각광받고 있다. 하지만 테라헤르츠파를 만드는 것은 어렵다.

기존에는 리튬니오베이트와 같은 결정 물질에 레이저를 쬐 공진을 유도하는 방식이 주로 사용됐다. 하지만 출력을 높이기 위해 레이저의 강도를 높이면 결정이 녹아버리는 문제가 발생했다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 플라스마를 활용했다. 플라스마는 전자와 이온이 분리된, 이미 ‘녹아 있는’ 상태이기 때문에 레이저 강도를 높여도 손상이 발생하지 않는다. 연구팀은 플라스마의 밀도를 점진적으로 증가시키고, 두 개의 레이저를 동시에 활용하는 방법을 사용했다.

컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이 방식은 진동수 변조가 쉽고 레이저에서 테라헤르츠파로 바뀌는 에너지 효율이 기존보다 10배 높았다.

공동 연구진은 “이번 연구 결과는 초고속 테라헤르츠 통신 장치, 생체 암 진단 기술 등 다양한 영역에 도움이 될 연구”라고 설명했다.

이번 연구 결과는 물리학 권위 학술지인 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 지난달 3일 게재됐다.

울산=이보람 기자 [e-mail]