[표지로 읽는 과학] 빛 에너지 증폭시키는 마법의 물질

네이처 제공

나노입자가 빛을 방출하면 빛을 흡수하면 일부는 열에너지로 소모하고 남은 에너지를 방출한다. 소모한 만큼 처음 흡수한 빛에너지를 방출하는 게 일반적이다. 그러나 어떤 나노입자는 흡수한 빛 에너지보다 더 큰 에너지를 가진 빛을 방출한다. 빛 알갱이인 광자가 나노입자 내부에서 서로 결합해 더 큰 에너지를 가진 상태로 방출되는 것이다. 광사태를 잃으키는 기존 물질은 효율이 낮았다. 예를 들어 빛 알갱이가 100개 들어가면 대략 1개 정도가 나왔다. 에너지는 높지만 개수가 적어 활용하기 어려웠다. 연구팀이 만든 나노입자는 100개를 넣으면 40개 이상이 나오는 수준이다. 연구팀은 이 나노입자로 레이저 포인터 수준의 약한 빛을 쬐어 매우 작은 25나노미터 크기의 물질을 높은 해상도로 관측하는 데 성공했다. 약한 빛을 쪼여도 강한 빛이 나오므로 해상도가 높아진 것이다. 강한 빛 때문에 시료가 손상될 걱정도 없다.  연구팀은 광사태 나노입자를 차세대 태양전지인 페로브스카이트태양전지 연구에 활용할 예정이다. 페로브스카이트태양전지는 기존 실리콘태양전지보다 좁은 파장대의 빛을 흡수해 효율이 낮다. 광사태 나노입자가 페트로브스카이트태양전지가 흡수할 수 없는 긴 파장의 빛을 짧은 파장의 빛으로 만들어 페로브스카이트태양전지에 쬐어주면 효율을 높일 수 있다. 정말 신기하고 신비하다. 이것을 응용해서 더 신기한 것을 만들거나 발견할 수 있을것 같다

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