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레이저기술동향 (탄소 나노튜브 '컵케이크', 테라헤르츠 레이저 출력 측정)
ㆍ작성자: 전재필	ㆍ작성일: 2011-09-06 (화) 16:57	ㆍ조회: 2311

탄소 나노튜브 '컵케이크', 테라헤르츠 레이저 출력 측정

  테라헤르츠 방사선은 은폐 무기 탐지기, 패키지 검사, 피부암 이미지 관찰 등의 분야에 사용되는 플라스틱, 옷, 종이, 일부 생물학적 조직 등의 수많은 물질을 투과할 수 있다. 그러나 테라헤르츠 레이저의 절대 출력을 측정하기 위한 표준 시험법이 없다.
   미국 국립 표준 연구소(National Institute of Standards and Technology)의 연구진은 매우 긴 탄소 나노튜브의 밀접한 어레이가 긴 파장을 가진 빛을 거의 흡수하기 때문에 테라헤르츠 레이저 출력을 측정하는 검출기를 위한 코팅으로 사용될 수 있다는 것을 증명했다.
  이 연구는 100㎛ 파장의 원적외선에서 1㎜의 마이크로파 밴드의 모서리까지 테라헤르츠 범위에서 작동되는 레이저를 위한 최초의 참조 기준을 개발하는 이번 연구진의 연구결과의 일부이다.
  이 연구를 이끌었던 John Lehman 박사에 의하면 테라헤르츠 레이저 소스의 절대 출력을 측정할 수 있는 방법은 없었다고 한다. 연구진은 이것을 할 수 있는 방법을 찾던 중에 탄소나노튜브 코팅이 테라헤르츠 레이저 출력 검출기로 사용될 수 있다는 것을 알게 되었다고 한다.
  수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이라고 불리는 이 코팅은 몇 개의 좋은 성질을 가지고 있다. 이 중에서 가장 중요한 것은 다루기가 쉽다는 것이다. 나노튜브는 수십 ㎛에서 1㎜ 이상의 길이를 갖고 있는데 이런 조밀한 층은 현미경 없이 관찰할 수 있다. 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이는 케이크처럼 잘라지고 들려져서 레이저 출력 검출기로 성장하는 실리콘 표면으로 튜브가 이동되기 쉽게 한다.
  또 이런 코팅은 매우 어둡다. 연구진은 40㎛, 150㎛, 1.5㎜의 평균 길이를 갖는 3개의 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이의 특성을 평가했다. 1.5㎜의 탄소나노튜브 어레이는 394㎛ 파장에서 단지 1%의 빛만을 반사시켰다. 테라헤르츠 파장에서 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이의 반사율에 대한 최초 평가는 거의 모든 레이저 빛이 흡수된다는 것을 확인시켜 주었는데 이것은 레이저 출력에 대한 정확한 측정을 할 수 있게 한다.
  1.5㎜의 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이는 골드 블랙과 같은 다른 코팅에 비해 많은 빛을 흡수하지만 빛 각도에 따른 영향 등과 같은 더 많은 연구가 필요할 것이다. 연구진은 레이저 출력 측정에 대한 더 많은 연구를 수행하고 매우 어두운 나노튜브 코팅을 적용시킬 방법을 찾을 예정이다.
  수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이는 바람직한 열적 성질을 갖는다. 이번 연구진은 이 물질이 다른 흑색 코팅에 비해 더 빠르게 열을 흡수, 방출한다는 것을 발견했는데 이는 더 민감하고 더 빠르게 신호를 생성할 수 있는 검출기를 만들 수 있게 할 것이다.
  이들은 테라헤르츠 레이저 방사선과 레이저 출력에 대한 일상적 측정이 가능한 검출기를 만들고 있다. 이런 간단한 검출기는 두 개의 이종 금속 접합에 열이 발생되면 전압을 생성시킨다. 이번 연구진은 프로토타입 열전퇴(thermopile, 熱電堆)를 코팅하는데 수직으로 정렬된 탄소나노튜브 어레이를 사용했다. 이 연구결과는 Applied Optics에 게재되었다.

< 발췌 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』:
http://www.nanowerk.com/news/newsid=22164.php >