1000배 빠른 스마트폰 기대된다
1000배 빠른 스마트폰 기대된다
  • 유한성 기자
  • 승인 2012.03.09 13:20
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주파수, ‘테라헤르츠’에서 ‘페타헤르츠’로 확장 연구 진행 중

스마트폰과 랩톱, 통신 기술이 1,000 배는 빨라질 수 있다. 사이언스 데일리(ScienceDaily)가 7일(현지시각) 피츠버그대학의 테라헤르츠의 물리적 기반이 입증됐다며 쓴 글이다. 
 
 
   
  ⓒ 뉴스타운  
 
 
오늘날의 수많은 통신 도구는 빛의 함수, 다시 말하면 정보를 광파에 싣는 방법에 의존된다. 라디오, TV, 그리고 컴퓨터와 같은 현대식 전자제품들. 이제껏 전자 장치(device,디바이스)나 광학 디바이스, 그리고 그 소재에 대한 연구는 일반적으로 비선형 광학 효과에 의존되어 왔으며, 그 대역(bandwidth)이 기가 헤르츠(GHz, 10억 헤르츠) 대역으로 제한된 디바이스들을 생산해 왔다. 그러나 테라 헤르츠(THz, 1조 헤르츠) 대역으로 1,000 배는 빨라질 수 있다.
 
피츠버그대학의 연구 덕분에 테라 헤르츠(THz, 1조 헤르츠)의 물리적 기반이 증명됐다. 테라 헤르츠는 전자기 스펙트럼 상 마이크로파와 적외선 사이에 해당된다.
 
지난 4일 저널(네이처 포토닉스, Nature Photonics)에 발표된 논문에서 피츠 케네쓰 피 디이트리히 대학(Pitt's Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences, 혹은 간단히 피츠 디이트리히 대학) 물리화학 교수인 흐르부아 패텍과 페텍 교수 연구실의 방문 교수인 일본 츠구바대학 응용물리학과 교수 무네아키 하세 교수는 그들의 "주파수 빗"(frequency comb) 생성 성공 사례를 자세히 소개했다. 
 
‘주파수 빗’이란 단색광을 다양한 용도의 고른 간격의 분광 선으로 나누는 것인데, 실리콘 반도체 결정 내의 균질한(coherent) 집합적인 원자 움직임을 들뜨게 하여 100 테라 헤르츠 이상의 대역으로 펼치는 것이다(* 균질한, coherent. 파동이 공간적으로 균질하고 그 위상이 규칙성을 가진 상태를 말한다. 레이저의 경우 이러한 균질성이 높은 것이다)
 
페텍에 의하면 빛을 이 같은 대역으로 변조할 수 있는 능력은 운반할 수 있는 정보를 오늘날의 기술보다 천 배 이상 증가시킬 수 있다고 한다. 말할 것도 없이 이 분야에서 오래 기다려 왔던 발견이다.
 
실리콘 결정의 광학적 특성을 조사하기 위하여 페텍과 그의 연구팀은 강한 레이저 펄스로 실리콘 결정을 들뜨게 한 다음 반사도 변화를 조사하였다. 

결정이 들뜬 이후에, 연구팀은 반사된 빛의 양이 15.6 테라 헤르츠에서 진동하는 것을 관찰했다. 15.6 기가 헤르츠는 실리콘 결정격자 내의 원자들이 기계적으로 진동할 수 있는 가장 높은 주파수로, 이 진동은 빛의 흡수 및 반사에 추가적인 변화를 야기하며, 근본적인 진동 주파수를 7배까지 높여 100 테라 헤르츠가 넘게 펼쳐지는 주파수 빗을 생성한다. 
 
페텍과 그의 연구팀은 고체 결정에서 이 같은 주파수 빗이 생성되는 것을 최초로 관찰할 수 있었다.

페텍 연구팀은 15.6 기가 헤르츠에서 진동을 볼 수 있다고 예상은 했지만 들뜬 상태가 실리콘의 특성을 이토록 극적으로 변화시킬 수 있을지는 몰랐다고 한다. 이 발견은 연구팀의 특별한 장비의 개발 및 예리한 분석 결과였다.
 
페텍 연구팀의 성공은 강한 광학적 들뜬 상태에서 고체 내부의 전자와 원자 상호작용을 보다 잘 이해할 수 있는 실험적, 이론적 도구를 개발한 결과로 알려졌다.
 
연구팀은 현재 전자의 균질(coherent) 진동을 조사하는 중이며, 빛과 물질간의 상호작용을 테라 헤르츠에서 페타 헤르츠(PHz) 범위로 높여 이용할 수 있는 능력을 확장하기 위한 것이다. 페타 헤르츠란 1,000조 헤르츠이다. 엄청난 속도이다. 
 
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