무작위로 분산된 열복사 방출 나노입자(NP)들이 고분자 필름 내에 포함된 분립(particulate) 열 메타물질은 복사 냉각기(radiative cooler)를 고열방출율로, 코팅 공정성이 뛰어나면서도 대면적·저비용으로 제조할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받아왔다. 그러나 기존 분립 열 메타물질은 NP 응집으로 인해 높은 헤이즈(haze)가 발생하고, 최대 NP 적재량이 제한되는 등의 어려움이 있다. 또한 불투명성과 제한적인 색 구현으로 인해 심미성이 중요한 실외 응용에는 적합성이 낮다. 본 연구에서는 결정화된 NP 기반 오팔(opaline) 열 메타물질을 제시한다. 이 접근을 통해 상대적으로 높은 NP 체적분율에서도 산란이 미미한 수준으로 유지되면서, 고도로 투명하고 다채로운 색을 구현하는 대면적 복사 냉각기를 구현할 수 있었으며, 그 결과 주간 방사 냉각 효율을 유의하게 향상시켰다. 또한 고분자 탑코트(topcoat)를 도입함으로써 NP 적재량을 절반만 사용하고도 우수한 냉각 성능과 투명성을 달성하였다. 마지막으로, 오팔 열 메타물질을 중성색(neutral-colored) 실리콘 태양광 모듈(PVs)에 통합하여 작동 온도를 낮추었고, 그로 인해 개방전압(open-circuit voltage)이 증가하였으며 전체 전력변환 효율이 향상되었다. 충분한 기계적 강도와 환경 내구성을 아울러 갖춤으로써, 본 접근은 실외 PV의 복사 냉각 외부 필름으로 사용하기에 적합할 뿐 아니라 효과적인 열 관리(thermal management)를 통해 PV 효율과 내구성을 향상시키는 실용적인 방법을 제공한다.

플라즈모닉 나노입자의 전자기장 공간 분포를 특성화하는 일은 광전자공학 및 촉매 응용을 위한 강한 빛-물질 상호작용을 활용하는 데 필수적이다. 그러나 높은 공간 분해능으로 3차원에서 근접장을 관찰하는 일은 여전히 어렵다. 복잡한 형상을 갖는 나노입자의 플라즈모닉 장을 효율적으로 3차원(3D) 나노스케일로 매핑하기 위해, 본 연구에서는 자동인코더가 내장된 전자 에너지 손실 분광법(EELS) 단층촬영을 구축하였다. 광학적 비대칭 계수가 높은 나노입자인 432 대칭 키랄 금 나노입자를 분석하여, 그 기하학적 특징과 이국적인 광학적 특성의 연관성을 규명하였다. 딥러닝 기반 특징 추출 방법은 복수의 플라즈몬 신호가 서로 혼재된 나노입자의 EEL 스펙트럼에서 서로 다른 에너지의 플라즈몬을 구별해냈으며, 이는 EELS 단층촬영을 통해 각 플라즈모닉 장을 별도로 허용 가능한 3D 시각화하기 위한 핵심 요소였다. 이러한 방법론을 통해 원거리장 원편광이색성(circular dichroism)을 유도하는 플라즈몬의 전기장을 3D로 관찰하였다. 수치 계산에서 예측된 바와 같이, 키로옵티컬 특성과 연관된 장은 입자의 소용돌이치는 가장자리(swirling edges)를 따라 강하게 나타났다. 본 연구는 플라즈모닉 장을 직접 3D로 관찰함으로써 구조적 키랄리티와 광학적 키랄리티 간의 상관관계에 대한 통찰을 제공한다. 또한 EELS 단층촬영에 자동인코더를 구현하는 전략은 유전체의 광학적 특성 및 화학적 상태를 포함한 다른 특징들의 유능한 3D 분석을 달성하도록 일반화될 수 있다.

times. 이를 위해, 원스텝 나노임프린팅(one-step nanoimprinting)으로 풀컬러 회절 격자, 컬러 그래픽, 마이크로렌스로 구성된 웨이퍼 스케일 OFSs 배열을 시연한다. 이는 증강 및 가상현실 디스플레이와 같은 변혁적 광학 소자에 요구되는, 곡면 패널 위에서도 OFSs의 신속한 프로토타이핑에 손쉽게 호환된다.

제목 번호 2312748에서 Seungwoo Lee와 동료 연구진은 탐색되지 않은 반 데르 발스(van der Waals) 힘 구동 콜로이드 결정화의 방법을 보고한다. 본 연구는 입자 간 상호작용을 조절하여 액체 갭(liquid gap)을 동반한 콜로이드 결정화를 가능하게 함을 보여준다. 콜로이드 결정의 회절 색은 광학 현미경을 통해 시각화되었으며, 이는 SEM 이미지와 상관관계를 보인다.

무작위로 분산된 열복사 방출 나노입자(NP)들이 고분자 필름 내에 포함된 분립(particulate) 열 메타물질은 복사 냉각기(radiative cooler)를 고열방출율로, 코팅 공정성이 뛰어나면서도 대면적·저비용으로 제조할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받아왔다. 그러나 기존 분립 열 메타물질은 NP 응집으로 인해 높은 헤이즈(haze)가 발생하고, 최대 NP 적재량이 제한되는 등의 어려움이 있다. 또한 불투명성과 제한적인 색 구현으로 인해 심미성이 중요한 실외 응용에는 적합성이 낮다. 본 연구에서는 결정화된 NP 기반 오팔(opaline) 열 메타물질을 제시한다. 이 접근을 통해 상대적으로 높은 NP 체적분율에서도 산란이 미미한 수준으로 유지되면서, 고도로 투명하고 다채로운 색을 구현하는 대면적 복사 냉각기를 구현할 수 있었으며, 그 결과 주간 방사 냉각 효율을 유의하게 향상시켰다. 또한 고분자 탑코트(topcoat)를 도입함으로써 NP 적재량을 절반만 사용하고도 우수한 냉각 성능과 투명성을 달성하였다. 마지막으로, 오팔 열 메타물질을 중성색(neutral-colored) 실리콘 태양광 모듈(PVs)에 통합하여 작동 온도를 낮추었고, 그로 인해 개방전압(open-circuit voltage)이 증가하였으며 전체 전력변환 효율이 향상되었다. 충분한 기계적 강도와 환경 내구성을 아울러 갖춤으로써, 본 접근은 실외 PV의 복사 냉각 외부 필름으로 사용하기에 적합할 뿐 아니라 효과적인 열 관리(thermal management)를 통해 PV 효율과 내구성을 향상시키는 실용적인 방법을 제공한다.

플라즈모닉 나노입자의 전자기장 공간 분포를 특성화하는 일은 광전자공학 및 촉매 응용을 위한 강한 빛-물질 상호작용을 활용하는 데 필수적이다. 그러나 높은 공간 분해능으로 3차원에서 근접장을 관찰하는 일은 여전히 어렵다. 복잡한 형상을 갖는 나노입자의 플라즈모닉 장을 효율적으로 3차원(3D) 나노스케일로 매핑하기 위해, 본 연구에서는 자동인코더가 내장된 전자 에너지 손실 분광법(EELS) 단층촬영을 구축하였다. 광학적 비대칭 계수가 높은 나노입자인 432 대칭 키랄 금 나노입자를 분석하여, 그 기하학적 특징과 이국적인 광학적 특성의 연관성을 규명하였다. 딥러닝 기반 특징 추출 방법은 복수의 플라즈몬 신호가 서로 혼재된 나노입자의 EEL 스펙트럼에서 서로 다른 에너지의 플라즈몬을 구별해냈으며, 이는 EELS 단층촬영을 통해 각 플라즈모닉 장을 별도로 허용 가능한 3D 시각화하기 위한 핵심 요소였다. 이러한 방법론을 통해 원거리장 원편광이색성(circular dichroism)을 유도하는 플라즈몬의 전기장을 3D로 관찰하였다. 수치 계산에서 예측된 바와 같이, 키로옵티컬 특성과 연관된 장은 입자의 소용돌이치는 가장자리(swirling edges)를 따라 강하게 나타났다. 본 연구는 플라즈모닉 장을 직접 3D로 관찰함으로써 구조적 키랄리티와 광학적 키랄리티 간의 상관관계에 대한 통찰을 제공한다. 또한 EELS 단층촬영에 자동인코더를 구현하는 전략은 유전체의 광학적 특성 및 화학적 상태를 포함한 다른 특징들의 유능한 3D 분석을 달성하도록 일반화될 수 있다.

times. 이를 위해, 원스텝 나노임프린팅(one-step nanoimprinting)으로 풀컬러 회절 격자, 컬러 그래픽, 마이크로렌스로 구성된 웨이퍼 스케일 OFSs 배열을 시연한다. 이는 증강 및 가상현실 디스플레이와 같은 변혁적 광학 소자에 요구되는, 곡면 패널 위에서도 OFSs의 신속한 프로토타이핑에 손쉽게 호환된다.

제목 번호 2312748에서 Seungwoo Lee와 동료 연구진은 탐색되지 않은 반 데르 발스(van der Waals) 힘 구동 콜로이드 결정화의 방법을 보고한다. 본 연구는 입자 간 상호작용을 조절하여 액체 갭(liquid gap)을 동반한 콜로이드 결정화를 가능하게 함을 보여준다. 콜로이드 결정의 회절 색은 광학 현미경을 통해 시각화되었으며, 이는 SEM 이미지와 상관관계를 보인다.

수십 나노미터 규모의 콜로이드 간격에서. 따라서 구별되는 액체 간극을 갖는 콜로이드 결정(colloidal crystals)을 형성할 수 있으며, 이는 포토닉 밴드갭 기반 회절 색채화(photonic bandgap-based diffractive colorization)로 입증된다.

키랄 나노포토닉스(enantioselective sensing)에서 비대칭(값) 향상만을 지배적 설계 원리로 삼는다.

실용적인 태양에너지 수확에는 가시광선에서 근적외선(NIR) 스펙트럼에 이르는 전 범위에서 강한 빛-물질 상호작용을 제공하면서도 대면적 스케일업이 가능한 흡수체가 요구된다. 여기서는 광대역 태양에너지 수확을 위한 견고하고 다목적 플랫폼으로, 플라즈모닉 콜로이드 초구(supraballs)─용액 공정이 가능한 금 나노구(Au NS)로 이루어진 조립체─를 소개한다. 기존의 유전체 초구 또는 무작위 Au NS 집합체와 달리, 본 초구는 껍질에서 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR)을 코어에서 다중극(멀티폴) Mie형 자기 공명과 결합하여, 상호 시너지에 의한 빛 가두기와 거의 완전한 태양 흡수를 달성한다. 제한된 콜로이드 자기조립을 통해, 직경을 조절할 수 있는(460 nm–3 μm) 고(高) 격자 충실도의 Au NS 초구를 제작하였다. 구형 결정화 과정에서 필연적으로 수반되는 구조적 불완전성에도 불구하고, 초구는 광대역 흡수를 유지했으며, 이는 가시광 영역에서는 입자 간 정전용량 결합에 의해, NIR에서는 유효 매질 거동에 의해 지배되었다. 수치 시뮬레이션과 푸리에 변환 적외선 분광법을 통해, 초구 필름이 태양 스펙트럼 전반에서 90%를 초과하는 흡수를 보이며, AM 1.5G 조명 하에서 평균 흡수율이 약 88.8%로서, 기존의 Au NS 필름보다 거의 2배 높음을 확인하였다. 실용성을 입증하기 위해, 초구를 표면 개질 없이 상용 열전 발전기(TEG) 모듈에 그대로 드롭캐스팅하였다. 그 결과, 초구 코팅된 TEG는 안정적인 작동, 빠른 광응답, 그리고 Au NS 코팅 대조군에 비해 전력 출력이 2.4배 향상된 성능을 보였다. 이러한 결과는 플라즈모닉 초구를, 나노스케일 플라즈모닉스와 거시적 태양에너지 수확을 매끄럽게 연결하는 패러다임 전환형의 용액 공정 가능 흡수체의 한 부류로 정립하며, 차세대 태양 열전·광열(photothermal)·열 관리 기술을 위한 스케일러블한 경로를 제공한다.

ABSTRACT 반도체 소자에서 초다중 모드(PhP)의 본질적 특성으로 인해 발생하는 모드 간 산란은, 층상(바이 반데르발스) 물질에서 초고주파 폰(PhP)에 대한 초쌍곡선 포논-폴라리톤(PhP)을 위한 편광자(폴라리토닉) 크리스털에 부담을 준다. 지금까지는 유전율 텐서의 막내( in-plane ) 성분이 음수이고 막외( out-of-plane ) 성분이 양수인 제2형 레스트라흐렌 대역(Type‐II Reststrahlen band, RB‐II)에서만 폴라리토닉 크리스털이 시연되어 왔다. 반대로 제1형 레스트라흐렌 대역(Type‐I Reststrahlen band, RB‐I)은 막외 성분은 음수이고 막내 성분은 양수인 것이 특징이며, 그 결과 PhP 장(field) 대칭성의 반전, 음의 위상 속도, 그리고 비정상 분산이 나타난다. 이러한 작동 영역은 집단 폴라리토닉 모드를 지지하는 주기 구조에 대해서는 아직 탐색되지 않았다. 여기서는 이축 결정 α‐MoO3와 근접장(near-field) 이미징을 이용하여 RB‐I에서 1차원 푸리에( Fourier ) 크리스털 내의 중적외선 폴라리토닉 블로흐(Bloch) 모드를 연구한다. 놀랍게도, 기존의 RB‐II에만 초점을 맞춘 선행 연구들과 달리, 제1 브릴루앙 영역 전체에서 분산이 없는(=dispersionless) 근접장 패턴으로서 블로흐 파동의 발현을 관찰한다. 우리의 결과는 본질적으로 다중 모드인 초쌍곡선 PhP에 대해 폴라리토닉 크리스털이 준-단일 모드(quasi-single-mode) 작동 레짐을 구현할 수 있음을 보여주며, 일반적으로 폴라리토닉 크리스털, 특히 새롭게 등장한 푸리에 크리스털에서 장 대칭성(field symmetry)의 중요성을 드러내고, 나노광(nanolight)을 제어하기 위한 새로운 방법을 제시한다.

본 연구는 PAH와 PAA의 적층 나노박막을 갖는 U자형 소멸성(회절 소멸) 파 광섬유를 제시하며, 이를 pH 센서로서의 응용을 입증하였다. 광섬유는 박막의 층 수가 증가할수록 빛의 투과율 감소가 더욱 뚜렷해졌는데, 이는 박막의 굴절률이 증가함을 시사한다. 박막은 5, 10, 15층으로 제작되었으며, 서로 다른 pH 값을 갖는 수용액에서 pH 시험을 수행하였다. pH 3~9의 수용액에 침지하였을 때 센서는 우수한 재현성과 높은 내구성을 보였다. pH가 3보다 높은 용액에 침지하면 빛의 세기가 증가하였고, 5층 박막의 감도는 고(높은) pH 범위에서 가장 높았다. 이는 수용액에서 H+와 OH– 이온이 박막에 흡착되면서 PAH/PAA 박막 층들 간의 정전기적 상호작용이 변화하고, 그 결과 박막이 반복적으로 팽윤과 수축을 겪기 때문일 수 있다.