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[IT뉴스]'상온 단일양자광원' 바늘 끝에 붙잡아 자유자재로 제어

온카뱅크관리자

2026-07-06 11:37:34

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 <img alt="포스텍 연구팀이 개발한 탐침증강 나노광포획 분광법(TENT) 기반 단일양자광원 모식도. 금 탐침 끝에 단일 양자점을 붙잡아 빛 특성을 제어한다. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/06/dongascience/20260706112752491ncgv.png" data-org-width="680" dmcf-mid="4a0HLtx2dn" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/06/dongascience/20260706112752491ncgv.png" width="658">
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 포스텍 연구팀이 개발한 탐침증강 나노광포획 분광법(TENT) 기반 단일양자광원 모식도. 금 탐침 끝에 단일 양자점을 붙잡아 빛 특성을 제어한다. 포스텍 제공
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 국내 연구팀이 차세대 양자과학기술의 핵심 기반인 단일양자광원을 얇은 바늘 끝에 붙잡아 필요한 쓰임새에 따라 성질을 바꿔 쓸 수 있는 플랫폼을 개발했다.
 포스텍은 박경덕 물리학과·반도체공학과·융합대학원·반도체대학원 교수팀이 상온 액체 환경에서 단일양자광원을 포획해 밝기와 에너지 등 빛 특성을 실시간으로 변조해 사용하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 연구결과는 6월 22일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.
 광자를 하나씩 만들어내는 단일양자광원은 양자통신, 센싱 등 광자 기반 양자기술의 출발점이다. 양자점은 수 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 크기의 작은 반도체 결정으로 크기, 모양, 성분 조성을 정밀하게 조절해 탄력적으로 다양한 특성을 구현할 수 있는 첨단 소재로 단일 양자점은 상온에서 작동하는 양자광원 구현에 잠재력이 있다는 평가를 받는다.
 단일 양자점은 크기가 작고 외부 환경에 민감해 원하는 위치에 하나씩 안정적으로 배치하고 광학적 특성을 자유롭게 조절하는 데 어려움이 있다. 단일양자광원의 밝기, 파장, 편광, 위치 등 특성을 동시에 조절하는 것이 차세대 양자기술의 기반이지만 기존 기술로는 구현이 제한적이다.
 연구팀은 '탐침증강 나노광포획 분광법(TENT)'을 개발했다. 양자점이 개별로 액체 속에 자유롭게 떠다니게 하고 매우 미세한 금 탐침 끝에 빛을 강하게 집중시켜 포획하는 방식이다. 포획된 양자점은 빛과의 상호작용에 따라 방향을 스스로 정렬했다.
 포획 이후 단일양자광원의 특성을 실시간으로 제어할 수 있다는 점이 핵심이다. 탐침과 기판 사이의 간격을 정밀하게 조절하면 nm 단위로 빛이 갇히는 공간의 크기를 변화시킬 수 있고 광원에서 나오는 단일양자광의 밝기와 에너지, 양자결합 세기 등을 능동적으로 조절할 수 있다.
 단일양자광원을 찾아 관찰하는 수동적인 기존 방식에서 직접 광원을 붙잡아 특성을 제어하는 능동적인 방식으로 전환했다는 평가다. 하나의 장치 내에서 같은 단일 양자점이 다양한 양자광원 역할을 수행할 수 있다.
 연구팀은 "양자광소자 연구는 물론 극미량 물질을 감지하는 초고감도 센싱 기술로도 확장될 수 있다"며 "양자통신용 단일광자원, 양자 스위치 및 변조기, 나노양자센싱, 바이오메디컬 센싱 등 다양한 분야에 응용될 것"이라고 기대했다. 
 논문 제1저자인 구연정 포스텍 물리학과 연구원은 "액체 속에서 자유롭게 움직이는 단일양자광원을 안정적으로 포획하고 그 방향과 양자광 특성을 실시간으로 제어한 사례"라며 "관찰조차 어려운 상온 단일양자광원을 원하는 방식으로 선택하고 재구성할 수 있는 새로운 물리적 플랫폼을 제시했다"고 설명했다.
 박 교수는 "양자현상을 수동적으로 관찰하는 수준을 넘어 금 탐침 끝에 맺힌 초집속 나노빛을 이용해 양자특성을 능동적으로 바꿀 수 있는 새로운 양자나노현미경을 개발한 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1038/s41467-026-74532-9
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3acc4ee08633eef8cc7e61051fa33428682939935fe3c9d9810f186eaff26c94" dmcf-pid="tkV7rKNdR2" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="상단 왼쪽부터 박경덕 교수, 구연정 연구원, 오현민 석박통합과정생. 하단 왼쪽부터 황종근 연구원, 김수정 석박통합과정생, 이형우 연구원. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/06/dongascience/20260706112753748ychd.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="87iPYeCEdi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/06/dongascience/20260706112753748ychd.jpg" width="658">
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 상단 왼쪽부터 박경덕 교수, 구연정 연구원, 오현민 석박통합과정생. 하단 왼쪽부터 황종근 연구원, 김수정 석박통합과정생, 이형우 연구원. 포스텍 제공
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 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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