원자 리프트오프 혁신: 실온에서 초경량 IR 센서

MIT를 비롯한 여러 대학의 연구진이 적외선에 반응하는 매우 얇은 막을 분리하는 ‘원자 리프트오프’ 공정을 개발했다. 2025년 Nature에 발표한 논문은 냉각 없이 작동하는 작은 실험용 검출기를 보여 준다. 완성된 야간투시 안경이나 상용 센서의 출시를 보고한 것은 아니다.

적외선과 초전 효과

초전 소재는 온도가 변할 때 전기 신호를 만든다. 일부 고성능 적외선 검출기는 냉각이 필요하지만, 현재의 모든 적외선 센서가 액체질소 냉각에 의존하는 것은 아니다. 연구팀은 실온에서도 열 신호에 반응하는 초박막을 만들고자 했다.

막을 떼어 내는 원리

원논문에서 연구진은 결정 기판 위에 PMN-PT라는 페로브스카이트 계열 막을 성장시켰다. 계면의 납 원자가 접착을 약하게 만드는 역할을 해 별도의 인공 분리층 없이 막을 떼어 낼 수 있었다. 이를 통해 두께 10나노미터 미만의 독립적인 막을 다른 표면으로 옮겼다. 막에 납이 포함된다는 점은 제조 및 사용 안전성 평가에서 고려해야 한다.

이미지: Jung-El Ryu

실험용 검출기의 결과

MIT에 따르면 연구진은 약 10나노미터 두께의 PMN-PT 막을 칩으로 옮겨 100개의 열 감지 픽셀 배열을 만들었다. 소재는 높은 초전 반응을 보였고 냉각 없이 넓은 원적외선 대역을 감지했다. 이 수치는 작은 실험용 배열과 소재의 성능을 나타낸다. 완성된 안경의 화질, 내구성 또는 배터리 사용 시간을 검증한 결과는 아니다.

가능한 활용과 남은 과제

가벼운 야간투시 장비, 착용형 센서, 자동차의 열 감지 장치가 미래의 활용 분야다. 실제 제품으로 만들려면 전체 장치를 설계하고 여러 환경에서 민감도, 수명, 전력 소모, 안전성을 검증해야 한다. 논문은 확정된 출시 시점을 제시하지 않는다.

연구진과 투자 관련 설명

논문의 제1저자는 Xinyuan Zhang이며 Jeehwan Kim이 연구팀을 이끌었다. Teledyne Technologies는 별도의 기업이고 이 초박막 연구의 참여자로 소개되지 않았다. 대학 연구 성과만으로 해당 기업의 매출이나 주가를 예측할 수 없다.

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결론

원자 리프트오프는 초박막 초전 소재를 다른 기판으로 옮기고 작은 비냉각 적외선 검출기를 만드는 데 성공했다. 실제 경량 장비에 쓰려면 시스템 전체를 추가로 개발해야 한다.

참고 연구:

Zhang, X. 외 (2025). Atomic lift-off of epitaxial membranes for cooling-free infrared detection. Nature 641, 98–105. doi:10.1038/s41586-025-08874-7.