UNIST(울산과학기술원)는 화학과 서영덕 교수 등 국제공동연구팀이 지속가능한 ‘나노결정 양방향 광스위치’ 현상과 원리를 발견했다고 31일 밝혔다.
국제공동연구팀은 이를 통해 3D 광양자 메모리 분야의 세계 최고 정밀도를 구현함으로써 눈앞의 현실이 된 양자컴퓨팅 시대에 쓰이게 될 ‘3D 광양자 메모리’ 원천 기술을 개발했다.
국제공동연구팀은 광사태 나노입자(ANP)의 차세대 광 메모리 분야에서의 획기적인 응용처를 찾아냄으로써 커다란 돌파구를 마련했다. 즉, 이번 연구를 통해 광사태 나노입자(ANP)가 3D 광양자 메모리 및 바이오·나노 프로브, 초해상도 나노경 등의 분야에서 새로운 발전을 이끌 수 있을 것으로 전망된다.
연구팀은 지난 2021년 1월 란탄족 금속이 도핑된 광사태 나노입자로부터 초미세 나노결정 내의 연쇄 증폭 반응을 통해 극단적으로 증폭된 아주 센 빛을 내는 광사태 현상과 광사태 나노입자 물질을 발견해 네이처지의 표지논문으로 선정된 이력이 있다.
당시 연구에 참여했던 이창환 컬럼비아대 박사 후 연구원은 광사태 나노입자로부터 극단적으로 증폭된 빛을 내도록 하는 연쇄 반응을 유도했다. 지난 연구에 이어 이번 응용 연구에서는 광사태 나노결정들이 새로운 특징과 응용처를 가지고 있다는 것을 확인했다.
유기 염료와 형광 단백질은 광학 메모리, 나노 패턴화 및 생체 이미지화와 같은 다양한 응용 분야에 널리 사용됐다. 이러한 형광분자들은 2014년 노벨 화학상의 연구 주제가 되는 등 지난 수십 년간 해당 분야에서의 비약적인 발전에 기여해 왔다. 하지만 이러한 형광분자들은 빛을 받으면 무작위로 깜박이고, 결국에는 완전히 탈색돼 사라져 버리는 경향 때문에 수명이 짧다는 치명적인 단점을 가진다. 이러한 과정을 ‘광탈색(Photobleaching)’ 현상이라고 일컫는다.
또한 연구팀은 잠재적 응용 분야와 관련해 입자가 3D 기판에 나노 패턴을 반복적으로 썼다가 지웠다하는 반복 패턴이 어떻게 활용될 수 있는지 실험 통해 확인했다. 이런 발전을 통해 향후 초고밀도 광양자 메모리의 저장 기능을 향상시킬 수 있을 것으로 전망된다.
서영덕 교수는 “이러한 무한 반복 가능한 양방향 광스위치는 과거 많이 사용되었던 CD-ROM이나 CD-RW의 원리처럼 향후 초고성능 양자 컴퓨터에서 생성된 방대한 양의 데이터를 저장하기 위한 광양자 메모리 장치로 발전될 것”이라며 “거대한 데이터 저장 용량을 가지면서도 훨씬 더 빠르고 정확하고, 정밀하게 작동될 수 있을 것”이라고 전했다.
이번 성과는 세계 저명 학술지인 ‘네이처’지의 5월31일(영국 현지시각 오후 4시)자 온라인에 공개됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr
