나노입자 양자점 빛으로 제어…공정 간소화

부산대·영남대·KIST 연구팀, 차세대 양자컴퓨터에 활용

한국연구재단은 부산대 김광석 교수·영남대 김종수 교수· 한국과학기술연구원(KIST) 송진동 박사 공동연구팀이 나노 크기의 두양자점을 빛으로 제어할 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

양자점(Quantum Dot)은 지름 2∼10나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ) 크기의 인공 입자이다.

효율이 높고 광자 방출 속도가 빨라 반도체, 질병진단 시약, 디스플레이 등 다양한 분야에 활용되고 있다.

양자점 내 전자들이 중첩될수록 정보 전송 효율이 높아지기 때문에, 이를 위해서는 두 개의 양자점이 나노 크기로 가깝게 붙어 있어야 한다.

기존 양자점 결합을 위해 전기적 제어 방식이 쓰이고 있지만, 양자점 사이 수십나노미터 크기의 공간에 전자회로를 만들어야 하는 등 공정이 까다로웠다.

게다가 전압의 방향이 정해져 있어 전자의 정렬 방향도 바꿀 수 없는 등 어려움이 있었다.

연구팀은 편광(전기장의 방향이 일정한 빛) 방향을 이용해 양자점을 손쉽게 결합할 수 있는 기술을 개발했다.

양자점에 편광을 비추면 엑시톤(전자-정공 쌍)이 두 양자점에서 각각 생성되면서, 편광의 방향에 따라 다르게 배열된다.

가령 편광이 두 개의 양자점과 나란한 방향이면 엑시톤이 서로를 끌어당기면서전자가 결합하게 되고, 편광 방향이 수직이면 액시톤이 서로를 밀어내면서 전자가분리된다.

김광석 교수는 "편광 방향을 바꾸는 것만으로도 양자점 내 전자의 결합을 쉽게제어할 수 있어 차세대 양자통신, 양자컴퓨터 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 일반연구자지원사업(교육부 소관사업)의 지원을 받았다. 연구 성과는 국제 학술지 '나노레터스'(Nano Letters) 지난 14일자에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>