^*산란(散亂): 빛과 같은 파동이 파동의 파장과 유사한 크기를 가진 물체를 만날 때 원래 진행 방향과는 다른 여러 방향으로 흩어지는 현상이다. 빛의 경우, 빛에 의하여 물체 안에 있는 전자들이 분극을 만들어내고, 전자의 진동축을 제외한 모든 방향으로 빛을 재방출하는 과정을 말한다.

**분극(分極): 물질 내 위치한 전자의 분포가 치우쳐짐으로써, 나타나는 전기적 극성을 의미한다. 분포를 치우치게 하는 원인으로는 전기장, 화학적 구조 등이 존재한다.

[붙임] 연구결과 개요

1. 연구배경

사람들이 눈으로 빛의 파장과 유사한 크기를 가진 물체의 존재를 인지할 수 있는 건 빛의 산란 덕분이다. 산란은 빛이 수㎛보다 작은 물체에 부딪쳐 여러 방향으로 흩어지는 현상을 말한다. 이때 흩어진 빛이 우리 눈으로 들어와 물체를 관찰할 수 있다.

현재 만들어지는 투명전극은 전극 물질을 그물 구조로 배치해 만든다. 이때 전극물질의 선폭은 1㎛ 크기인데, 빛이 여기에 부딪히면 모든 방향으로 흩어지면서 산란광을 방출하게 된다. 방출된 산란광은 눈에 보이게 되므로 시야를 가릴 수 있고, 결국 완벽히 투명한 전극을 구현하기는 어렵다. 이런 이유로 그물 구조의 투명전극은 실제 응용 분야를 찾거나 활용할 가능성이 매우 제한적이다.

2. 연구내용

수 ㎛ 이하의 물체에서 일어나는 빛의 산란은 ‘빛에 의해 유도된 전자 분극의 전자기파 재방출’ 때문에 생긴다. 빛이 물체에 충돌하면 물체 안에 있는 전자의 분극이 일어나면서 전자기파를 뿜어내게 되는데, 이 파동이 산란광이 되는 것이다.

이번 연구에서는 시야를 방해하는 산란광을 줄이기 위해 ‘분극 상쇄’ 이론을 응용했다. 분극 상쇄는 산란의 원인이 되는 전자 분극을 제거함으로써, 산란광을 억제하는 것이다. 금속과 유전체(誘電體)*의 전자는 서로 반대 방향으로 유도되는데, 이 점을 이용하면 분극을 상쇄시킬 수 있다. 본 연구진은 금속 기반의 투명전극에 유전체 산화막(산화은, Ag₂O)을 코팅해 산란 억제 구조를 만들었다. 산화막이 코팅된 ‘은 나노와이어(silver nanowire)’ 샘플에서는 전자 분극이 상쇄됐고, 이에 따라 산란광이 억제돼 가시광 영역에서 은 나노와이어를 보이지 않도록 감추는 데 성공했다.

이전의 분극 상쇄를 응용하는 방안은 특정 파장과 조건에서만 만족돼 활용 범위가 제한돼 왔다. 하지만 이번 연구에서 유전체로 코팅된 은 나노와이어는 특정 조건 없이 모든 가시광 영역에서 은 나노와이어의 형상을 감춰 투명전극에 직접 응용한 사례라서 이전 논문들과 차별성을 가진다.

^*유전체(誘電體): 정전기장에 의해 물질 내부에 있는 속박 전자의 분포가 이동하여 분극이 만들어지나, 전류는 생기지 않게 하는 물질이다.

3. 기대효과

이전의 그물구조의 금속으로 이루어진 투명전극은 빛의 산란 현상으로 인해 전극의 구조가 눈에 보여 시야를 해치는 문제가 있었다. 이 때문에 실제로 응용하기 어려운 한계가 있었다. 이번에 개발한 기술은 빛 산란을 억제하여 금속 구조를 시야에서 완전히 사라지게 하고 투과도를 99%까지 향상시킴으로써 응용 분야를 확대할 가능성을 열었다

[붙임] 그림설명