AI 요약
칼텍 연구진이 나노스케일 실리콘 메타표면을 이용해 한 빛줄기로 다른 빛줄기의 방향을 단 74펨토초(74페타초의 1/1000, 즉 74×10⁻¹⁵초) 만에 바꿀 수 있는 초소형 칩을 개발했다. 이는 빛이 사람 머리카락 굵기만큼 이동하는 데 걸리는 시간과 비슷한 수준으로, 기존 전자 기반 광 변조 방식의 속도 한계를 뛰어넘는다. 연구팀은 전기 신호 대신 패턴이 새겨진 강한 '펌프' 빛으로 메타물질의 광학적 성질을 일시적으로 바꾸고, 약한 '프로브' 빛이 그 패턴에 따라 굴절되도록 하는 방식을 사용했다. 이번 성과는 광통신, 광컴퓨팅, 센싱 기술의 획기적 고속화 가능성을 열어준다.
핵심 포인트
- 빛 제어 속도는 74펨토초(74 quadrillionths of a second) 로, 빛이 머리카락 폭을 통과하는 시간과 유사하다.
- 기존 전자 기반 광 변조는 전자 에너지 완화 시간 때문에 나노초~피코초 수준에 머물렀으나, 이번 기술은 이를 크게 앞선다.
- 연구는 칼텍의 해리 애트워터 교수팀이 수행했고, 제1저자 클라우디오 하일은 현재 UC 버클리 기계공학 조교수다.
- 성과는 학술지 Nature Nanotechnology에 게재됐으며, 나노스케일 실리콘 메타표면이 핵심 소자로 사용됐다.
향후 전망
- 광통신·광컴퓨팅·고감도 센서 분야에서 초고속 광 변조 소자로 응용될 가능성이 크다.
- 메타표면 기반 광-광 상호작용 효율을 더 높이는 후속 연구가 이어질 것으로 전망된다.
출처:ScienceDaily