적외선(infrared light)을 재생가능한 에너지로 전환할 수 있는 새로운 물질 발견

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폴라리톤 여기(polariton excitation)*라고 불리는 과학적 현상을 이용해 적외선을 고효율로 방출, 감지, 변조할 수 있는 단결정질 질화스칸듐(single-crystalline scandium nitride, ScN)이라는 신소재를 개발했다. 벵갈루루(Bengaluru) 자와할랄 네루 고급과학연구센터(Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, JNCASR) 연구진이 개발한 단결정질 질화스칸듐(ScN)은 높은 효율로 적외선을 방출, 감지, 변조할 수 있는 새로운 물질로, 태양 에너지와 열에너지 수집과 광 통신 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

적외선 응용의 경우 원하는 스펙트럼 범위에서 높은 효율로 여기(excitation)**, 변조, 검출을 가능하게 하는 지능형 최첨단 재료가 필요하다. 극소수의 기존 물질만이 적외선 스펙트럼 범위에서 빛-물질 상호 작용의 숙주 역할을 할 수 있다. 이러한 물질의 작동 스펙트럼 범위에는 산업적으로 중요한 단파장 적외선(Short Wavelength Infrared, SWIR) 스펙트럼 범위가 포함되지 않는다.

K. C. 마우리아(K. C. Maurya) 연구진은 폴라리톤 여기(polariton excitation)를 활용해, 극성자를 흥분시켜, 적외선을 이용한 단결정질 질화스칸듐(ScN)에서 강한 빛-물질 상호작용을 달성하기 위해, 물질 특성을 신중하게 제어했다. 단결정질 질화스칸듐(ScN)의 이러한 특징적인 극성은 태양 에너지와 열에너지 수집에 사용될 수 있으며, 질화갈륨(gallium Nitride)과 동일한 계열의 물질에 속하는 질화스칸듐(ScN))은 상보적 금속산화막 반도체(complementary-metal-oxide-semiconductor,CMOS) 또는 실리콘 칩 (Si-chip) 기술과 호환되기 때문에, 온 칩(on-chip) 광통신 장치에 쉽게 통합될 수 있다.

자와할랄 네루 고급과학연구센터(JNCASR) 비바스 사하(Bivas Saha) 교수는 "전자에서 의료, 보안 등의 분야에서 에너지 기술에 이르기까지 적외선 소스, 방출기, 센서에 대한 수요가 많습니다. 질화스칸듐(ScN)의 적외선 극자에 대한 연구는 다양한 분야의 장치에 적용 가능할 것입니다."라고 전했다.

* 빛이 집단 자유 전자 진동(free electron oscillations)이나 극 격자 진동(polar lattice vibrations)과 결합할 때 생기는 현상

** 가장 낮은 준위의 에너지 상태, 즉 기저 상태(ground state)에 있는 원자, 전자, 혹은 분자에 외부로부터의 자극을 통해 에너지를 가하면 높은 에너지 상태로 변화하여 여기 상태, 즉 들뜬 상태

출처: https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2847685&cid=40942&categoryId=32229

Source : https://www.dqindia.com/new-material-discovered-can-convert-infrared-light-to-renewable-energy/