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[17.4.13] 권오필 교수팀, 테라헤르츠 활용폭 넓힐 신소재 개발
작성자 김지연 등록일 2017-04-14 조회수 378
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우리 학교 권오필 교수가 고출력 광대역의 테라헤르츠파 광원 개발에 성공했다. 테라헤르츠파는 ‘꿈의 전자파’로 불리는 전자기파의 일종으로 기존의 광파나 엑스레이가 투과하지 못하는 물질을 선택적으로 투과할 수 있고 인체에 무해해 최근 주목받고 있다.
 
권오필 아주대 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 이상민 한국과학기술원(KAIST) 교수(물리학과)는 진동을 억제하는 분자설계 기술을 바탕으로 고출력 광대역의 테라헤르츠를 발생시키는 새로운 원천소재를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 소재 분야 저명 학술지인 <어드밴스드펑셔널 매터리얼즈(Advanced Functional Materials)> 4월11일자 표지 논문으로 선정됐다. 
 
테라헤르츠파(THz)는 빛의 영역과 전파의 영역 사이에 존재하며 이 두 가지의 특성을 동시에 띄는 독특한 전자기파의 일종이다. 인체에 무해하고 인간의 눈에 보이지 않는 부분까지 선택적으로 관찰할 수 있어 의료와 보안, 환경, 산업계 등 다양한 분야에서 응용이 가능하다. 그동안 다양한 테라헤르츠 광원 소재가 개발되어왔지만 대부분의 테라헤르츠 광원이 저출력에 광대역을 포괄하지 못해 분석할 수 있는 물질에 한계를 보여 왔다. 이에 연구팀은 스스로의 분자·원자 진동을 흡수해 버리는 테라헤르츠 광원 소재의 특성에 주목했다. 테라헤르츠 광원 소재의 분자·원자 진동을 광원 소재 자신이 재흡수하면서 테라헤르츠파의 발생 효율이 낮아지고 결국 테라헤르츠파 스펙트럼에 수많은 공백이 생긴다는 것. 공백이 많은 저효율의 테라헤르츠 광원은 마치 눈의 일부를 가리고 사물을 보는 것처럼, 분석 감도를 저하시키고 측정을 어렵게 한다. 
 
연구팀은 분자 간 진동을 억제한 유기소재를 활용, 테라헤르츠파 재흡수를 막는데 성공했다. 강한 수소 결합을 할 수 있는 극성그룹을 테라헤르츠 광원소재의 음이온에 도입하여 그물의 매듭과 같은 작용을 하게 함으로써, 분자 간 상호작용을 강하게 만들어 분자 간 진동을 억제할 수 있었다. 이에 기존에 사용하던 테라헤르츠 광원 소재에 비해 20배 이상의 강도를 내는 광대역 테라헤르츠 스펙트럼을 얻을 수 있었다. 
 
권오필 교수는 “일반적인 광학, X-레이 기술과는 차별화되는 테라헤르츠 공학의 유용성에도 불구하고 그동안 고출력 광대역 테라헤르츠 광원소재의 부재로 다양하게 활용하기 어려웠다”며 “스펙트럼의 공백이 크게 감소된 고출력 광대역 테라헤르츠 광원소재를 위험물 분석, 의료 진단, 환경 감시 등에 다양하게 응용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
 
권 교수는 “더불어 테라헤르츠 발생 소재 개발에서 실질적인 진동억제 기술을 처음으로 선보였다는 점에 의미가 있다”며 “앞으로 더욱 다양한 고효율 유기소재 개발 기술로 발전시킬 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
 
이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 ‘중견연구자 지원사업’과 ‘선도연구센터지원사업’의 지원을 받아 수행됐다. 
 
 
*사진설명- 사진 왼쪽이 이상민 카이스트 교수, 오른쪽이 권오필 아주대 교수


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