DGIST 연구팀이 원자 단위로 층을 이루는 물질의 소리 움직임을 300나노미터의 고해상도로 이미징할 수 있는 기술을 개발했다. 관련 기술은 신소재, 태양전지, 촉매 개발 등의 분야에 활용할 것으로 기대된다. DGIST에 따르면 동반진단의료융합연구실 김현민 선임연구원 연구팀이 연세대 안종현 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 대표적 원자적층 구조 2차원 물질인 이황화몰리브덴(MoS2)의 극초속 움직임을 300 나노미터(nm)의 해상도로 분석할 수 있는 '순간 2차 고조파 이미징 시스템'을 개발했다. 연구팀이 개발한 순간 2차 고조파 이미징 기술은 결정상의 물질에서 대칭이 깨어지는 지점에서 프로파 파장의 절반에 해당하는 파장이 생성됨을 이용해 그것이 다른 파장을 가진 펌프파에 의해 이동된 전자와 격자간의 반응으로 생성되는 약 1011Hz(1Hz는 1초에 1번 진동) 단위의 소리 발생을 측정할 수 있다. 지금까지 원자 단위 2차원 구조체에서 펨토초(10-15초) 단위의 극초속 전자 움직임이나 관련된 소리 발생을 측정하기 위해서는 펌프-프로브 방식으로 구성된 펄스파를 소재에 쏴서 발생하는 프로브 파의 흡수나 반사의 변화를 측정해 분석했다. 하지만 이 경우에는 변화되는 신호가 작아 신호대 잡음비를 늘리기 위해 측정 시간을 늘리고 고성능 신호 증폭기를 사용해야 하는 번거로움이 있었다. 연구팀은 샘플의 손상을 줄이는 동시에 레이저 초점 사이즈를 줄일 수 있도록 기존의 순간흡수방식 분광기에서 사용되던 레이저 출력을 수천 배에서 수만 배 정도로 줄이고 실시간으로 시각화하기 위해 고성능 스캐닝 시스템을 적용했다. DGIST 김현민 선임연구원은 "순간 2차 고조파 이미징 기술을 이용해 대량생산되는 재료의 전자-홀 움직임 분석을 동시다발적으로 시각화할 수 있어 나노 신소재 기반 원천기술 개발에 크게 기여할 수 있을 것"이라며 "확보된 고해상도 실시간 분석 기술을 물리적 회절제약 환경 분석으로 확대해 초정밀 에너지 및 광소자 개발 연구를 진행하겠다"고 말했다. 
 김범수 기자
