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    강좌소개

    강좌 소개

    수업내용/목표

    나노 광학 분야에 대한 기본적인 이해를 목표로 한다. 나노 광학에서 사용되는 기본적인 이론을 바탕으로, 나노 광학에서 활발하게 연구되고 있는 플라즈모닉스와 메타 물질 분야의 기본 개념과 응용 분야에 대해 심도 있게 공부한다.

    홍보/예시 영상

    강좌 운영 계획

    주차

    주차명(주제)

    운영방법

    차시

    차시명(소주제)

    학습요소(유닛)

    1주차

    나노광학 소개

    1-1

    나노광학소개

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    PDF
    제공

    학습목표

    나노광학의 분야와 중요성을학습한다. Electronics의 근본적인 한계를 배우고 나노광학이 이러한문제점을 어떻게 해결할 수 있는지 이해한다. 현재 나노광학의 한계점을이해한다.

    1-2

    맥스웰방정식

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF
    제공

    학습목표

    맥스웰방정식과 그 의미에대해 학습한다. 평면파에서의 전기장, 자기장 형태를 이해한다. 4가지맥스웰방정식과 방정식 내의 변수(유전율/투자율 등)을 학습하고, 각 방정식의 물리적 의미를 이해한다.

    1-3

    맥스웰방정식

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    PDF
    제공

    학습목표

    맥스웰방정식으로부터 도출할수 있는 물리적 지식을 학습한다. 맥스웰방정식으로부터 파동방정식을 유도하고이를 통해 매질에 따른 빛의 속도를 이해한다. 매질 내에서의 빛이 어떠한파동으로 기술되는지 학습한다.

    학습목표

    나노광학(나노포토닉스)의 소개 및 기본 이론에 대해설명할 수 있다.

    2주차

    포토닉스

    2-1.

    스넬의 법칙,굴절, 반사

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    PDF
    제공

    학습목표

    굴절, 반사, 웨이브가이딩에 대해이해한다. 굴절/반사를기술하는 수식인 스넬의 법칙과 편광을 어떻게 기술하는지 학습한다.프레넬방정식을 통해 굴절/반사 현상에서 투과율과 반사율을 계산하는 방법을학습하고, 전반사와 임계각에 관한 개념을 습득한다. 소멸파와 웨이브가이딩을 이해한다.

    2-2.

    광 공진기

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF
    제공

    학습목표

    나노광학 응용의 예시 중하나인 광공진기에 대해 학습한다. Wisphery galleryresonator를 이해하고 이를 바탕으로 한 광공진기와 센서 및 레이저 응용에 대해 설명할 수있다.

    2-3.

    포토닉 크리스탈

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    포토닉 크리스탈의 기본개념과 응용분야를 학습한다. 일반 solid와 비교하여 포토닉 크리스탈을 설명할 수 있다. 밴드갭의 개념과 밴드갭에서의 빛의 작동을 기술할 수 있다. 포토닉 크리스탈의 제작방법과 응용분야를 학습한다.

    학습

    목표

    나노 광학의 기본 이론 학습 및 광공진기와 포토닉 크리스탈에 대해설명할 수 있다.

    3주차

    메타물질

    3-1.

    메타물질 소개

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    메타물질의 기본 개념과 몇가지 대표적인 메타물질을 학습한다. 음굴절 메타물질의 핵심 개념과 음굴절매질 내에서의 빛의 거동에 대해 이해한다.

    3-2.

    메타물질의 유전율과 투자율

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    PDF 제공

    학습목표

    유전율과 투자율의 부호와크기를 제어하여 음굴절 메타물질을 구현할 수 있음을 이해한다. 유전율과투자율이 어떻게 기술되는지와, 음의 유전율, 투자율을 가지기 위해서는 어떠한 접근이 필요한지 알아본다.

    3-3.

    메타물질의 제작과 특성 평가

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    다양한 메타물질의 제작과특성평가를 학습한다. 음굴절 메타물질의 여러 가지 디자인과 나노공정방법, 음굴절 특성을 평가할 수 있는 측정 방법을이해한다.

    학습

    목표

    메타물질의 소개 및 기본 개념과 제작, 특성 평가 방법을 제시할 수 있다.

    4주차

    메타물질

    4-1.

    메타물질 기반 초고해상도 이미징

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    메타물질 기반 초고해상도이미징의 원리와 구현 사례를 학습한다. 회절 한계에 관한 개념과 이를극복하기 위한 음굴절 물질의 이미징 응용을 이해하고 슈퍼렌즈와 하이퍼렌즈를 학습한다.

    4-2.

    변환광학과 투명망토

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    변환광학의 기본 개념과 이를이용한 응용을 이해한다. 특히 변환광학의 응용 분야 중 하나인 투명망토의연구 동향을 알아본다.

    4-3.

    메타물질의 비전과 미래

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    토론( 1)

    PDF 제공

    학습목표

    메타물질의 비전과 미래에대해 설명할 수 있다. 등방성 메타물질 제작을 위한 바텀업공정, 음향/기계적메타물질, 카이랄/하이퍼볼릭메타물질, 메타표면,인공지능을 이용한 메타물질 설계를 포함한 최신 동향을 학습한다.

    학습

    목표

    메타물질의 응용 분야에 대해 설명할 수 있다.

    5주차

    플라즈모닉스

    5-1.

    플라즈모닉스 소개

    강의영상

    (10분 내외×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    플라즈모닉스 분야를 소개할수 있다. Electronics와 포토닉스를 연결하는 다리 역할의플라즈모닉스를 이해하고 다양한 응용 분야를 기술할 수 있다.

    5-2.

    표면플라즈몬

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    표면플라즈몬과 표면플라즈몬공명의 개념과 원리를 이해한다. 금속과 비금속 표면에서 발생하는표면플라즈몬과 그 응용 현상을 학습한다.

    5-3.

    플라즈모닉스 기반 이미징과 리소그래피

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 1)

    PDF 제공

    학습목표

    플라즈모닉스 기반 이미징과리소그래피의 개념과 원리를 학습한다. 플라즈모닉스 기반의 빛의 집속을이용한 이미징과 리소그래피 구현에 관해 알아본다.

    학습

    목표

    플라즈모닉스의 기본 개념 및 응용 분야에 대해 설명할 수있다.

    6주차

    플라즈모닉스

    6-1.

    플라즈모닉 회로

    강의영상

    (15분×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    플라즈모닉 회로의 개념과장점, 한계점을 이해한다.플라즈모닉스 기반의 레이저, 안테나, 형광증폭, 웨이브가이드, 거울, 빔 분할기, 렌즈, 모듈레이터, 포토디텍터 응용에 대해 배운다.

    6-2.

    플라즈모닉스와 에너지

    강의영상

    (10분 내외×1)

    퀴즈( 2)

    PDF 제공

    학습목표

    플라즈모닉스 기반의태양에너지 수확 기술에 대해 학습한다. 솔라셀의 기본 원리에 대해 이해하고플라즈모닉스를 이용한 다양한 응용 방안을 이해한다.

    6-3.

    플라즈모닉스의 비전과 미래

    강의영상

    (10분 내외×1)

    퀴즈( 1)

    토론( 1)

    PDF 제공

    학습목표

    플라즈모닉스의 비전과 미래에대해 학습하고 색구현, 바이오센서 응용 사례를 알아본다. 플라즈모닉스의 미래 전망에 대해 설명할 수 있다.

    학습
    목표

    플라즈모닉스의 응용 분야에 대해 설명할 수있다.

    7

    기말고사

    강좌
    특성

    - 나노분야전문가의 실제 적용사례 소개(인터뷰 형식)

    - 질문중심교수법을 적용하여 학습자 중심의 수업 설계

     

    강좌운영팀 소개

    교수자

    노준석 professor
    노준석 교수
    ◯ 성명: 노준석
    ◯ 소속: 포항공과대학교 기계공학과/화학공학과
    ◯ E-mail: jsrho@postech.ac.kr

    학력
    ◯ 2007 서울대학교, 기계항공공학부 학사
    ◯ 2008 University of Illinois, Urbana-Champaign, 기계공학 석사
    ◯ 2013 University of California, Berkeley 기계공학/나노공학 박사

    경력
    ◯ 2013-2014 Argonne National Laboratory Ugo Fano Fellow
    ◯ 2014-2018 포항공과대학교 기계공학과/화학공학과 조교수
    ◯ 2015-현재 포항공과대학교 시스템생명공학부 겸임교수
    ◯ 2017-2018 국가과학기술자문회의 전문의원
    ◯ 2018-현재 포항공과대학교 기계공학과/화학공학과 부교수 (무은재 석좌교수)
    ◯ 2018-현재 연세대학교 글로벌융합공학부 겸임교수
    ◯ 2020-현재 포항공과대학교 창의IT융합공학과 겸임교수
    ◯ 2020-현재 포항공과대학교 인공지능대학원 겸임교수
    ◯ 2021-현재 POSCO-POSTECH-RIST 메타포토닉스 평면광학 연구소 디렉터

    주요업적 및 수상경력
    ◯ 2019 젊은과학자상 (대통령상) 수상 (공학 제2군)

    연구분야
    ◯ 나노광학, 나노공정, 메타물질, 플라즈모닉스

    강좌지원팀

    정충환
    정충환
    ○ 성명: 정충환
    ○ 소속: 포항공과대학교 화학공학과
    ○ E-mail: jch25160@postech.ac.kr

    강좌 수강 정보

    이수/평가정보

    이수/평가정보
    과제명퀴즈(토론)기말고사
    반영비율50 %50 %

    ※ 퀴즈와 토론은 동등하며 50%로 반영됩니다.

    ※ 진도율 100 % 및 퀴즈(토론)/기말고사 총 합의 70% 획득 시, 이수증을 발급받을 수있습니다.

    강좌 수준 및 선수요건

    강솨수준: 기초
    선수요건: 없음

    교재 및 참고문헌

    교재없음 (강의노트 제공)
    참고문헌 없음

    자주 묻는 질문

    나노 포토닉스는 어떤 분야에 사용되나요?

    나노 포토닉스는 현재 사용되고 있는 전자 소자보다 더 빠르고 집적화 된 광학 회로나, 디스플레이, 센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 앞으로 배우게 될 강의 내용들도 나노포토닉스에서 활발히 연구 중인 메타 물질과 플라즈모닉스의 다양한 연구 분야에 대한 내용을 다루게 될 예정입니다.

    Optical resonance를 이용한 센서의 장점이 무엇인가요?

    Optical Resonance를 이용한 센서들이 refractive index sensing, 생체 분자 센싱 등에 사용이 되는 이유는 높은 Q-factor를 갖기 때문입니다. 주변 분자와 민감하게 반응해서, resonance peak이 이동하는 것을 관찰하기에 유리하기 때문입니다.

    메타 물질을 이용해서 인덱스를 조절 할 때, 음의 굴절률 말고도 신기한 현상이 있을까요?

    강의에서는 물질의 유전율과 투자율을 조절하면서, 일반적으로 자연계에서는 찾아보기 어려운 음의 굴절률을 중점적으로 보여드렸습니다. 하지만, 메타 물질을 이용할 경우 아주 높은 굴절률을 만들어내거나, 아니면 Near Zero Index, Epsilon Near Zero를 갖는 물질을 구현할 수도 있습니다. Nature 470, 369-373 (2011), Nature Photonics 7, 907-912 (2013)과 같은 논문들을 참고해보세요.

    타 물질이나 메타 표면을 이용한 이미징 기술 중 유망 기술은 어떤 것이 있을까요?

    강의 내용 외의 예시를 들자면, 메타 표면을 기반으로 한 초박막 렌즈 기술을 소개해 드릴 수 있습니다. 기존 렌즈는 메타 표면을 이용해 같은 성능을 구현할 수 있는데, 기존 렌즈처럼 두껍고 무거운 것이 아니라 수백 나노미터 수준의 아주 얇은 두께로 구현이 가능합니다. 현미경, VR/AR에 적용 될 경우 크기나 무게를 소형화 시킬 수 있는 기술로, 최근 유망한 10대 기술로 선정 되기도 했습니다.

    플라즈모닉 리소그래피가 일반적으로 사용되는 리소그래피 방법들과 다른 점이 무엇인가요?

    일반적으로 반도체 공정 등에 많이 사용되는 리소그래피는 photo-lithography가 많이 사용됩니다. Photo-lithography는 대면적으로 패터닝을 할 수 있지만, 회절 한계라는 빛의 물리적 한계 때문에 아주 작은 패턴을 만들 수는 없습니다. 하지만, 플라즈모닉 리소그래피의 경우, 훨씬 더 작게 응집된 빛을 리소그래피로 사용하기 때문에 더 작은 구조체를 제작하는 것이 가능합니다.

    다양한 플라즈모닉스의 연구 결과들로 미루어 볼 때, 실생활에서 어떤 분야에 직접적으로 이용될 수 있을까요?

    다양한 연구 결과들이 보고되어 왔으며, 스펙트로미터, 센서, 나노 공정 등에 사용될 수 있습니다. 또한, 구조적으로 색을 나타내는 컬러 디스플레이에도 사용될 수 있습니다.

     

     

    미리보기

    분야 공학 (소재 · 재료)

    난이도 전공기초

    운영기관 포항공과대학교

    이수증 미발급

    주차 6 주

    학습인정시간 7시간 30분 (04시간 10분)

    수강신청기간 22.09.19 ~ 23.01.30

    강좌운영기간 22.09.19 ~ 23.02.12

    전화번호 054-279-8107

    자막언어 한국어 외 1건

    강좌언어 한국어(ko)

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