MIT, 투명한 전자기기 연구 첫발 뗐다

매사추세츠공대(MIT) 연구진들이 전자를 통과시키는 방식을 이용, 눈에 보이는 물체를 보이지 않게 숨겨주는‘입자 바꾸기’ 연구를 하고 있다. 이를 통해 보다 효율적인 열전자 단말기와 새로운 종류의 투명한 전자제품을 만들 수 있을 것으로 기대되고 있다.

EE타임스는 17일 피지컬리뷰 9월호에 게재된 논문 발표자 첸강 MIT기계공학과교수의 말을 인용, “컨셉트만 언급된 이 물체를 보이지 않게 하는 연구가 컴퓨터시뮬레이션에서는 제대로 작동한 것으로 보인다”고 전했다.

첸MIT교수에 따르면 이 컨셉트는 또한 전자 단말기를 위한 새로운 종류의 스위치를 이끌어내도록 할 것으로 기대를 모으고 있다. 또 이 스위치가 전자를 투명하게도 불투명하게도 하면서 0과 1의 비트값을 바꾸며 작동해 전자의 흐름이 켜지거나 꺼지게 만든다고 말했다.

■보이지 않는 물질 대신, 물체의 전자흐름을 바꿔 보이지 않게

첸 MIT기계공학과 교수와 그의 동료는 기존의 눈에 보이는 물체를 가리도록 개발된 물질을 사용하는 기술 메커니즘에서 탈피, 전자의 움직임을 제어하는 기술방식 쪽으로 바꾸었다.

전자는 일반적으로 전자파의 움직임과 유사한 방식으로 물질을 통과해 움직인다.

이전의 사물을 보이지 않게 하는 작업은 특별한 속성을 가진 인공재료로 만들어진 이른 바 메타물질에 의존해 이뤄졌다. 물체를 안보이게 하는 혼합구조들은 빛의 묶음(light beam)이 물체 주변에서 구부러지게 한 후 그들이 상반된 쪽에서 만나도록 하는데 사용됐다. 이를 통해서 이들의 패스를 만드는 물체가 또다시 보이지 않게 만들었다.

첸 강 MIT 교수는 “우리는 이 아이디어에서 영감을 얻었다”고 말했다. 하지만 첸은 자신과 동료에 의해 개발된 “새로운 전자방식의 물체를 보이지 않게 하는 물질개발은 이전과 아주 약간 다른 방식을 거치게 된다”고 말했다.

이들은 예전의 보이는 것이 작동되지 않도록 막아주는 물질 연구를 전자의 움직임을 통해 보이지 않게 하는 아이디어로 방향전환했다. 보린 랴오 MIT대학원생이자 논문 공저자는 “이것은 이론적 제안을 한 첫 발자국에 불과하다”며 “우리는 이 전략을 통해 어떻게 실질적인 단말기를 만들어낼지에 대한 보다 진전된 연구를 하길 원한다”고 말했다.첸과 랴오 외에 모나 제바르자디 전 MIT포스닥(현 럿거스대 조교수),연구과학자 케이밴 에스파르자니 등 MIT팀 연구원들이 이 기술을 개발했다.

시앙장 버클리대 기계공학과 교수는 “이것은 보이지 않게 만드는 기술 개념을 전자의 영역으로 확대시킨 놀라운 성과”라고 말했다. 그는 이 프로젝트에 참여하지 않았다. 장 교수는 “이들 연구자들은 열전자 응용에 대한 매우 유용할 수 있는 매우 재미있는 접근법을 발견했다“고 평가했다.

■전자전달 획기적 개선수단으로도 활용 가능성

이 논문 공동저자의 한 사람인 첸 강 MIT기계공학교수에 따르면 새로운 컨셉트는 수천 수만배로 전자의 흐름을 향상시켜 주며 결국 보다 효율적인 필터와 센서를 만들 수 있게 해 준다.

첸교수는 반도체의 부품이 점점 더 작아짐에 따라 새로운 컨셉트는 전자전달 방식을 획기적으로 개선하는 수단으로 채택될 가능성이 높다고 말했다.

이들 전자는 전자가 보이지 않는 나노입자를 통과할 때의 패스(paths)를 보여주는 플럭스의 가능성(probability of flux)을 제시했다. 이 패스들이 입자로 들어갈 때 구부러지는 반면 다시 되돌려져서 입자가 거기 없었던 것처럼 똑같은 궤적상의 다른 부분에 다시 나타나게 된다는 설명이다. 첸에 따르면 이 컨셉트는 또한 전자 단말기를 위한 새로운 종류의 스위치를 이끌어내도록 할 것으로 기대를 모으고 있다. 그는 이 스위치가 전자를 투명하게도 불투명하게도 하면서 0과 1의 비트값을 바꾸며 작동해 전자의 흐름이 켜지거나 꺼지게 만든다고 말했다.

그는 “우리는 그야말로 아주 초기 상태에 있다”면서 “우리는 이것이 얼마나 더 가야 진전될지 모르지만 엄청난 응용범위를 가질 가능성이 있다”고 말했다.

초기 개념은 일반적 반도체 기판에 있는 입자를 사용해 개발됐다.