과학자들은 삼브롬화세슘납으로 만든 레고 같은 블록에서 놀라운 광학 특성을 지닌 재료를 만들었습니다.

삼브롬화세슘납은 페로브스카이트라고 알려진 물질 종류에서 발견되며 양자점 역할을 하는 10나노미터 입방형 나노결정 형태입니다.

물리학 연구소 연구원을 포함한 국제 팀은 레고와 같은 큐브를 규칙적인 구, 즉 초결정으로 조립함으로써 구조에서 방출되는 빛의 파장과 밝기를 조작할 수 있었습니다.

이 효과는 메타원자 역할을 하는 초결정에 기인합니다. 즉, 빛의 파장보다 작은 구조로, 메타물질이라고 불리는 배열로서 균질한 천연 물질과 매우 다른 거동을 나타냅니다.

이 작품은 에 출판되었습니다. 나노 메시지, 비선형 물리학 센터 소장인 유리 키브차(Yuri Kivchar) 교수는 이는 더 작은 구성 요소로 만들어진 메타원자를 최초로 사용한 사례라고 말했습니다.

키브차 교수는 “복잡한 메타원자라는 개념은 얼마 전부터 등장했지만 공상과학소설에서나 이론적 개념으로 나온 것”이라고 말했다.

“메타원자는 그 특성을 마음대로 제어하면서 매우 복잡해질 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 몇 년 후에 공상과학 소설이 현실이 되었다고 말할 수 있다는 것은 놀라운 일입니다.”

팀은 강한 형광을 발생시키는 엑시톤 공명을 포함하고 있기 때문에 페로브스카이트 나노결정을 선택했습니다. 스위스 취리히연방공과대학(ETH Zurich)의 공동 연구자들은 자기조립 기술을 사용해 직경 50~수백 나노미터의 구체를 형성하는 초결정을 만든 뒤 실험을 위해 호주국립대학교로 보냈다.

박사과정 학생인 Pavel Tonkayev는 광발광 실험을 수행하여 초결정이 엑시톤 공명과 결합하여 형광을 강화하고 이를 3.3배 가속시키는 Mie 공명을 지원한다는 것을 보여줄 수 있었습니다.

초결정은 또한 크기에 비례하는 양만큼 형광의 최대 파장을 이동시켰습니다. 실온에서의 실험과 켈빈 온도 6도에서의 결과를 비교한 결과, 형광 피크가 두 개로 갈라지는 것도 확인했습니다.

초결정의 크기와 기하학적 구조를 조정하여 방출을 제어하는 ​​능력은 메타포토닉스에 큰 도움이 된다고 해당 저널 논문의 주요 저자인 Mr. Tonkayev는 말했습니다.

“초결정 크기의 차이는 초결정의 광발광의 스펙트럼 특성, 강도 및 동역학을 제어할 수 있습니다.”

“이것은 완전 유전체 메타포토닉스에 새로운 차원의 자유를 제공하며, 이는 미래 장치에 새로운 기능을 제공할 것입니다.”

이 기사는 ANU 물리학 연구 대학에서 처음 출판되었습니다.