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광신호 제어로 정보처리 속도 40배 높인다

최원식 IBS 부연구단장팀, 플라즈몬 다중산란 배치로 병목현상 해결
플라즈몬 신호로 전달된 2차원 이미지 복원 실험.<사진=IBS 제공> 플라즈몬 신호로 전달된 2차원 이미지 복원 실험.<사진=IBS 제공>
전기신호 보다 수백배 빠른 광신호로 중앙처리장치(CPU)의 집적률을 높여 정보처리 속도가 40배 정도 빨라질 전망이다.

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 최원식 분자 분광학및 동력학 연구단 부연구단장 연구팀이 얇은 금속 박막에 나노 안테나들을 무질서하게 배열해 광신호로 전자소자의 속도를 올릴 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

광신호는 전기신호 보다 수백배 빨라 전자소자의 속도를 올리는 대안으로 주목돼 왔다. 하지만 광신호는 정보전환시 생기는 병목현상 문제가 있어 이를 해결하는 선행연구가 필요하다.

연구팀은 나노 안테나들을 무질서하게 배열해 병목현상을 해소했다.

기존에는 나노 안테나를 규칙적으로 배열해 플라즈몬(전기신호)을 유도했다. 그결과 다량의 안테나가 하나의 안테나처럼 작동하며 많은 신호를 동시다발적으로 소화할 수 없었다.

연구팀은 나노 안테나를 무질서하게 배치해 문제의 해결책을 찾았다. 플라즈몬의 다중산란을 유도해 나노 안테나 사이의 간섭을 줄였다. 나노 안테나가 독립된 역할을 수행하게 된 것이다.

하지만 플라즈몬의 동시 신호 양을 늘렸지만 이들의 움직임을 파악하기 어려웠다.

연구팀은 표면 플라즈몬을 분석, 생성패턴을 찾아냈다. 이후 조명하는 빛의 모양을 조작해 자유자재로 표면 플라즈몬을 제어할 수 있게 됐다.

최원식 부연구단장은 "이번 연구를 통해 나노 수준의 마이크로프로세서들 사이를 초고속 광통신으로 연결할 수 있는 새로운 방식을 제시했다"며 "이러한 방식이 앞으로 컴퓨터 속도 개선에 크게 기여할 것"이라고 기대했다.

이번 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.470) 온라인판에 지난 6일 게재됐다.

플라즈몬 신호로 전달된 2차원 이미지 복원 실험.<사진=IBS 제공> 플라즈몬 신호로 전달된 2차원 이미지 복원 실험.<사진=IBS 제공>

 
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