표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton, SPP)은 금속과 유전체의 경계면에서 발생하는 전자와 광자의 결합된 파동으로, 빛을 나노미터 크기의 영역에 집중시킬 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 이명현 연구실은 SPP를 활용한 나노 플라즈모닉 집적회로(NPIC) 개발에 중점을 두고 있습니다. 이러한 집적회로는 기존의 광 집적회로보다 훨씬 더 작은 크기와 낮은 전력 소모, 그리고 고속 신호 처리가 가능하다는 장점이 있습니다. 연구실에서는 SPP 도파로, 브래그 격자, 모드 변환기, 신호 복사기 등 다양한 플라즈모닉 소자 및 회로를 설계하고 제작합니다. 특히, 갭을 가진 불연속 도파로, IMI/IMIMI 구조, 테이퍼 구조 등 다양한 형태의 SPP 도파로를 연구하여 신호의 전송 효율과 집적도를 극대화하고 있습니다. 또한, 플라즈모닉 신호의 생성, 변조, 복사 및 스위칭 기술을 개발하여 차세대 광통신 및 센서 응용에 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 초고속, 초소형, 저전력의 광자 집적회로 구현을 목표로 하며, 나노미터 수준의 신호 제어와 집적화가 필요한 미래 정보통신, 바이오센서, 광컴퓨팅 등 다양한 분야에 혁신적인 기술적 기여를 할 것으로 기대됩니다.

이명현 연구실은 고분자(폴리머) 기반의 광도파로 및 광소자 개발에 있어 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 고분자 광도파로는 저손실, 유연성, 대면적 제조의 용이성, 다양한 기능성 도입이 가능하다는 장점으로 차세대 광통신 및 광센서 소자에 매우 적합합니다. 연구실은 불소 치환 고분자, 전기광학 고분자, 비선형 광학 고분자 등 다양한 소재를 합성하고, 이를 이용한 광도파로, 변조기, 스위치, 브래그 격자, 파장 선택기 등 다양한 소자를 개발해왔습니다. 특히, 고분자 기반의 전기광학(EO) 및 비선형 광학(NLO) 소자는 낮은 구동 전압, 빠른 응답 속도, 온도 안정성 등에서 우수한 성능을 보여줍니다. 연구실에서는 고분자 내 발색단의 배향, 나노구조 제어, 다층 적층 기술 등을 통해 소자의 광학적 특성과 신뢰성을 극대화하고 있습니다. 또한, 광도파로의 복굴절 특성 조절, 편광 무관형 소자, 온도 무관형 소자 등 실용적 문제 해결을 위한 다양한 구조적·공정적 혁신을 이루고 있습니다. 이러한 고분자 광소자 기술은 파장 분할 다중(WDM) 통신, 광신호 처리, 바이오센서, 광집적회로 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있으며, 연구실의 특허와 논문, 기술이전 실적을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.

이명현 연구실은 플라즈모닉 현상과 고분자 광소자 기술을 접목하여 고감도 광센서 및 바이오센서 개발에도 활발히 연구를 진행하고 있습니다. 표면 플라즈몬 공명(SPR) 기반 센서, SPP 브래그 격자 도파로를 이용한 바이오센서, 스핀코팅법을 활용한 프리즘 모듈 등 다양한 센서 플랫폼을 개발하여, 미량의 생체분자, 병원균, 화학물질 등을 신속하고 정밀하게 검출할 수 있는 기술을 확보하고 있습니다. 특히, 고분자 기반의 광도파로와 플라즈모닉 구조를 결합함으로써, 기존 센서 대비 감도와 선택성을 크게 향상시켰으며, 대량생산이 가능한 공정 기술도 함께 개발하고 있습니다. 연구실은 RNA 압타머를 이용한 식중독균 검출 슬라이드 칩, SPR 이미지 센서 모듈, 나노 플라즈모닉 집적회로 기반의 신호 검출 소자 등 다양한 특허와 실용화 기술을 보유하고 있습니다. 이러한 연구는 의료 진단, 환경 모니터링, 식품 안전 등 다양한 분야에서 실질적인 사회적 가치를 창출할 수 있으며, 차세대 바이오센서 및 광센서 시장을 선도할 수 있는 원천기술로 평가받고 있습니다.