음의 굴절률을 갖는 메타 마테리얼

1967년 러시아의 물리학자 빅토르 베셀라고는 음의 굴절률을 가진 물질이 존재할 수 있는 것이 아닐까 생각했습니다. 보통의 물질은 양의 굴절률을 가지므로 빛을 그림의 ①과 같이 굴절시킵니다만, 음의 굴절률을 가지는 물질은 빛을 ②와 같이 굴절시킵니다. 만약 이러한 물질이 실제한다면 광학의 상식을 넘어 빛을 자유롭게 조종할 수 있게 됩니다. 그러나 그러한 물질은 발견되지 않았습니다. 그렇지만 최근에는 물질을 nm(나노미터, 10＾-9m) 스케일로 취급하는 기술인 나노기술이 발전해, 메타 마테리얼이라고 하는 음의 굴절률을 가지는 인공 물질이 개발되었습니다. 메타 마테리얼은 식염의 덩어리나 철의 덩어리와 같은 물질이 아니라 아래 그림과 같이 미세한 구조 단위를 반복 배열시킨 인공적인 구조물입니다. 그러나 빛에 대해서는 균질한 물질로 반응합니다. 이러한 미세 구조는 마치 전자석의 코일과 같은 기능을 하여, 전자기 유도에 의해 빛의 동작이 제어됩니다. 메타 마테리얼로 렌즈를 만들면 근접장광을 모아 증폭할 수 있게 된다고 생각됩니다. 그 렌즈로 빛의 회절 한계를 넘는 미세한 영역을 관찰하거나, 미세한 전기 회로의 패턴을 노광하거나, 보다 고밀도인 광디스크를 읽고 쓰기할 수 있게 될 것으로 기대되고 있습니다.