슈퍼렌즈의 의문점

논쟁의 여지가 있는 기이한 광학적 특성을 가진 메타물질로 만들어질 슈퍼렌즈는 사용된 빛의 파장보다도 더 미세한 세부를 보여주는 영상을 만들 수 있을 것이다.
글 | John B. Pendry, David R. Smith













20년쯤 전, 러시아의 과학자 빅토르 베셀라고(Victor Veselago)는 광학계를 혼란에 빠뜨릴 만한 물질을 처음으로 생각했다. 이 물질에서는 광파(light wave)가 거꾸로 움직이고, 직관에 반하는 다른 많은 행동을 하는 것처럼 보일 거라고 생각되었다. 이 물질로 만들어질 완전히 새로운 종류의 렌즈는 거의 마법 같은, 이전에 알려진 어떤 것보다 뛰어난 성능의 특징들을 가지고 있을 것이다. 그러나 여기에 함정이 있다. 그것은 이 물질이 음의 굴절률(negative index of refraction, ‘굴절 refraction’은 파동이 어떤 물질에 들어가거나, 그 물질에서 나올 때 방향이 바뀌는 정도를 말한다)을 가져야만 한다는 것이다. 알려져 있던 모든 물질은 양의 굴절률을 가지고 있었다. 수년간의 연구에서도 베셀라고는 그가 찾고자 했던 전자기적인 특성을 가진 어떤 것도 발견하지 못했다. 그리고 그의 추측은 세상에서 서서히 잊혀졌다.

최근의 놀라운 발전으로 베셀라고의 생각이 부활되었다. 대부분 물질의 전자기적인 특성은 구성원자와 분자의 특성으로부터 직접적으로 발생한다. 이 구성원자들은 한정된 범위의 특성들을 가지고 있기 때문에 우리가 알고 있는 수백만 개의 물질들은 단지 한정된 전자기적 특성 범위를 보여준다. 그러나 1990년대 중반, 영국의 마르코니재료기술연구소(Marconi Materials Technology)의 과학자들과 공동 연구하던 펜드리(필자 중 한 명)는 ‘물질’이 하나의 물질로만 만들어진 판(板)일 필요는 없다는 사실을 깨달았다. 오히려 이 물질은 미세구조로부터 전자기적인 특성을 얻을 수 있으며, 이 미세구조가 집합적으로 작용하여 다른 방법으로는 불가능한 효과들을 창조한다. .....