국내 연구진, ‘셀레늄화 은 반도체’로 ‘양자 플라즈몬 공명’ 규명

고려대 화학과 정광섭 교수 연구팀

고려대 화학과 정광섭 교수. 한국연구재단 제공

국내 연구진이 반도체-금속 하이브리드 성질을 갖는 나노입자로 ‘양자 플라즈몬 공명’ 현상을 확인했다.

양자 플라즈몬 공명(quantum plasmon resonance)은 엑시톤(절연체나 반도체 소재 안에 생기는 입자)으로 대변되는 반도체 나노결정 물질의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명으로 대변되는 금속 나노결정 물질의 광학적 성질이 공존하는 현상을 말한다.

한국연구재단은 22일 “정광섭 고려대학교 화학과 교수 연구팀이 반도체-금속 하이브리드 성질의 셀레늄화 은(silver selenide) 반도체 나노입자를 개발해, 이 나노입자의 양자점에서 양자 플라즈몬 공명 현상을 규명했다”고 밝혔다.

반도체와 금속의 중간체적 성질을 가진 물질은 물질의 변화를 이해할 수 있는 좋은 대상으로 꼽힌다. 화학적 방법으로 두 특성을 조절하며 선택적으로 관찰할 수 있으면, 물질의 구조 변화에 따른 광학·전기·자기적 성질 변화를 살펴볼 수 있기 때문이다.

이를 위한 지금까지의 연구는 주로 금속 입자의 전자밀도를 줄여서 관찰하는 방향으로 시도됐으나 반도체의 큰 특징을 볼 수 있을 만큼 전자밀도를 줄일 수 없어 진전을 보지 못했다.

연구팀은 이와 반대 방향으로 반도체의 전자밀도를 증가시켜 금속 성질을 가지게 하는 방식으로 셀레늄화 은 반도체 나노 결정을 사용해 양자 플라즈몬 공명 현상까지 확인하는데 성공했다.

정광섭 교수는 “기존에 보고된 반도체나 금속입자에서 발견되지 않았던 물질의 광학적, 물리적 성질을 관찰할 수 있었다”며 “이번에 보고한 물질과 유사한 구조를 가지는 자가도핑된 시스템에서도 새로운 성질이 발견될 것으로 기대된다”고 말했다.

김정수 선임기자 [e-mail]