이번 발견으로 폭발물이나 독극물을 검출하는 신세대 센서를 개발할 수 있게 됐다.
전자 스펙트럼의 원적외광 영역의 전자파인 T선은 가시광선 파장의 500배. 극초단파의 방향을 변화시키는 물질인 메타머테리얼(metamaterial)이라는 특별 설계된 소재의 표면을 따라 유도된다.
실제로 이런 종류의 전자 방사선을 여러 분야에서 응용하는데는 이번에 제시된 방법만으로는 부족하다.
마이어 박사팀은 T선의 가장 유망한 분야로 시큐리티(보안) 센서와 스캐닝이라고 말한다.
폭발물이나 탄저 등의 생물병원균이 많은 분자는 이 전자 방사선을 잘 흡수하기 때문이다. T선을 이런 종류의 분자와 접촉면에 한정시켜 조사할 수 있다면 검지 감도는 크게 높아진다.
이전에는 T선의 전파를 조절하기 위해 단순한 금속의 표면을 사용해 왔다.
그러나 소재 표면에서 어느 정도 떨어진 지점에서 약한 전자계를 넓히는 정도의 전자 방사선 밖에 유도하지 않아 센서로서의 역할은 못하는 것으로 알려져 있다.
이번 연구에서 메타머테리얼의 표면에서 1mm 아래에 강력한 전자계를 만들면 T선을 유도할 수 있음이 확인됐다. 이를 통해 표면 분자의 흡수력을 높이면 매우 효과적인 센서 기술이 가능해진다.
박사는 메타머테리얼 개발이 중요한 이유에 대해 다음과 같이 설명한다. “T선은 폭발물 등 위험물질의 보안 스크리닝을 혁명적으로 진화시킬 수 있다. 지금까지 이런 종류의 방사선 파동의 조절이나 유도를 현실 세계에서 응용하기는 불가능했다. 이번 메타머테리얼을 이용하여 T선을 메탈 시트에 접근시키면 각도가 있는 장소에서도 정확하게 유도할 수 있어 다양한 분야에서 사용 할 수 있다.”
정밀도 높여야
메타머테리얼은 인공 물질로서 자연적 재료에는 없는 전자 특성을 갖고 있다.
앤드류스 박사는 이번 결과는 매우 유망하지만 이 소재를 센서로 실용화하려면 기술 정밀도를 높여야 한다고 지적한다. “현재 T선의 파동 중 소수의 주파수만이 메타머테리얼에 의해 제한된다. 파동 전체가 반드시 표면 구조에 영향을 가하기 위해서는 좀더 정밀도 높은 설계가 필요하며 이를 통해 분자의 흡수 특성이 밝혀지게 될 것이다.”