의학 검사나 건강검진에 사용하는 엑스선을 대체할 수 있는 초고민도 센서에 활용 가능한 기초기술이 개발됐다.

연세대는 전기전자공학부 최현용 교수팀이 초고속 레이저를 이용해 '위상절연체'의 전자 움직임을 정밀하게 제어할 수 있는 신기술을 개발해 이 연구결과가 세계적 과학저널 네이처의 자매지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 최근 실렸다고 1일 밝혔다.

2010년 처음 발견된 위상절연체(topological insulator)는 내부는 전류가 통하지 않고 표면은 전류가 통하는 특징을 가졌으며, 표면은 질량이 없는 상태여서 새로운 전자소자공학과 반도체 소자를 구현할 수 있는 신개념 물질로 주목받고 있다.

최 교수팀은 이 위상절연체에 초고속 레이저 빛을 쬐 전자의 움직임을 제어했다. 이때 전자들이 움직인 비율인 변조율은 2천00%로 나타나, '꿈의 신소재'로 불리는 그래핀의 변조율과 견줘 20배 이상이었다.

변조율이 높다는 것은 전자의 움직임이 많다는 뜻이므로 조그마한 빛에도 민감하게 반응하는 센서와 전자제품을 만들 수 있다는 뜻이다.

향후 이 기술의 상용화에 성공하면 인체에 무해한 테라헤르츠(㎔) 대역의 초고속 레이저를 사람의 몸에 투과시켜 위상절연체를 이용한 초고민도 센서로 감지하는 투과영상을 만들 수 있다.

방사선 피폭 등 위험성이 우려되는 엑스선 촬영 등을 대체할 새로운 의학 검사 방법이 나오는 셈이다.

테라헤르츠파는 암 조직과 정상 조직을 일정 수준 이상의 명암비로 나타내주기 때문에 의료영상용으로 적합한 특징도 있다.

또 위상절연체는 그래핀·실리콘과 달리 온도 변화가 극심한 조건에서도 변화가 거의 없어 극지방이나 우주 공간에서 사용할 전자제품을 개발하는 데도 유용하다고 최 교수팀은 설명했다.

이 연구는 최 교수팀의 박사과정인 심상완씨(제1저자)와 최 교수(교신저자)가 주도하고 안종현 연세대 교수, 조문호 포스텍 교수, 오성식 미국 럿거스대 교수 등이 공동으로 참여했다.