[박경덕 교수] 빛 물질 상호작용 능동제어에 대한 리뷰

Caption: (a) 능동형 나노현미경으로 저차원 양자 물질의 다양한 광특성을 제어하는 모습. 

           (b) 능동형 나노현미경의 세가지 주요 접근법, 캐비티-갭 제어, 압력 제어, 그리고 근접장 편광 제어.

탐침 증강 나노현미경을 통한 분광 및 이미징 기술은 저차원 양자 물질에 대한 물리적 이해를 현저히 발전시켰으며, 광학 분해능을 넘어 빛과 물질 간 상호작용에 대한 깊은 통찰력을 제공하고 있다. 최근에는 탐침에 다양한 기능을 추가하여 나노현미경의 성능을 확장하고, 나노 스케일에서 빛-물질 상호작용을 능동적으로 제어할 수 있는 기술이 발전하였다.

본 리뷰에서는 이미징 및 분광의 전통적인 현미경 역할을 넘어서, 측정과 동시에 물질의 전기적, 물리적, 광학적 특성을 직접 제어하는 나노현미경의 패러다임 전환을 다룬다. 능동형 나노현미경의 세 가지 주요 접근법인 캐비티-갭 제어, 압력 제어, 그리고 근접장 편광 제어를 소개한다.

정밀한 캐비티-갭 제어를 통해 캐비티-발광체의 약한 결합에서 강한 결합 영역으로의 전환, 그로인한 다양한 준입자 광방출에 대해 논했다. 뿐만 아니라, 탐침 유도 압력 및 근접장 편광에 의해 제어되는 양자 물질의 밴드갭, 결정 구조, 광발광 양자 수율, 전하 밀도, 그리고 에너지 전달에 대해 다루고 있다. 본 리뷰는 나노스케일 빛-물질 상호작용의 물리학적 이해뿐만 아니라 미래 기술 발전을 위한 나노포토닉스, 플라즈모닉스, 및 재료 과학 분야에 중요한 기여를 할 것으로 기대된다.