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  • 이상신 교수 연구팀(전자공학과) 포집 입자 수 제어가 가능한 광학 트래핑 기술 개발

    조회수 464 | 작성일 2023.11.29 | 수정일 2023.11.29 | 홍보팀

  • 이상신 교수 연구팀(전자공학과)

    포집 입자 수 제어가 가능한 광학 트래핑 기술 개발

    - 자유자재로 포집 입자 수 조절이 가능한 광학 트래핑 기술 개발 -

    - 미세 입자 제어를 통해 나노기술 및 포토닉스 분야에 잠재적 활용 가능성 제시 -

    - 국제 저명 학술지 Nanoscale (IF: 6.7, JCR Rank: 16.6%)에 게재 및 표지 논문으로 선정 -

     

    [왼쪽부터 이상신 교수, 이홍량 석박통합과정(광운대)]
 

    [왼쪽부터 이상신 교수, 이홍량 석박통합과정(광운대)]

     

    본교 이상신 교수 연구팀(전자공학과)이 중국 절강연구소, 한국전자통신연구원(ETRI), 호주국립대학교와의 공동연구를 통해 마이크론 스케일(Micron-scale)의 편광 다중화 메타표면을 활용한 광학 트래핑(polarization multiplexed optical trapping) 기술 개발에 성공하였다.

     

    광학 트래핑(optical trapping) 기술은 물리적 접촉 없이 작은 입자를 다루는 기술로, 생물물리학, 나노기술 및 포토닉스 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 이 기술은 세포, 분자, 그리고 세포 소기관과 같은 미세한 입자를 정밀하게 다룰 수 있어, 생물학에서는 세포나 단백질과 같은 물질을 조사하고 연구하는 데 유용하며, 물리학과 화학에서는 미세한 입자들의 상호작용을 연구하는 데 도움을 준다. 나노기술 분야에서는 나노구조물 조립을 통해 첨단 재료 개발 및 나노 스케일 장치 제작을 촉진한다. 그러나 이 기술은 여러 입자를 동시에 처리하기 어렵고, 고가의 대형 장비에 의존하기 때문에 효율적이고 유연한 운영에 제약이 따른다는 문제가 있다.

     

    본 연구팀은 마이크론 스케일의 편광 다중화 메타표면 장치와 이를 통해 발생하는 소용돌이 쌍 빔(Vortex-pair beam)을 활용하여 하나 또는 두 개의 입자를 조작할 수 있는 기술을 개발하여 기존 문제를 해결하였다. 메타표면 소자는 빛의 진폭, 위상, 편광 등을 인위적으로 제어할 수 있는 나노광학 소자로, 파장보다 작은 크기의 구조체 배열로 이뤄져 있는 나노광학 플랫폼이다. 소용돌이 쌍 빔은 토폴로지 전하를 조정하여 갇힌 마이크로 입자의 수를 정밀하게 제어할 수 있다. 본 연구에서는 편광에 민감한 소용돌이 쌍 빔을 생성하고 편광을 조작하여 마이크론 단위의 여러 입자 조작이 가능한 광학 트래핑 기술을 성공적으로 시연하였다.

    [포집 입자 수 제어가 가능한 광학 트래핑 기술의 논문 표지 이미지]
 

    [포집 입자 수 제어가 가능한 광학 트래핑 기술의 논문 표지 이미지]

     

    한편, 이번 연구는 교육부가 지원하는 이공분야 대학 중점연구소 지원사업과 과학기술정보통신부가 지원하는 중견연구자지원사업 등을 통해 수행되었다. 연구 결과는 그 성과를 인정받아 1121, RSC (Royal society of chemistry)에서 발간하는 국제 저명 학술지인 Nanoscale (IF=6.7, JCR Rank: 16.6%)의 표지논문으로 선정되었다.

     

    링크: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/nr/d3nr04125e

     

     

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