전체기사

2025.11.03 (월)

  • 맑음동두천 12.5℃
  • 맑음강릉 13.2℃
  • 맑음서울 13.4℃
  • 맑음대전 14.0℃
  • 구름조금대구 15.1℃
  • 구름많음울산 14.4℃
  • 맑음광주 12.9℃
  • 구름조금부산 17.3℃
  • 맑음고창 13.0℃
  • 구름많음제주 15.2℃
  • 맑음강화 11.3℃
  • 맑음보은 13.1℃
  • 맑음금산 13.7℃
  • 맑음강진군 14.8℃
  • 구름많음경주시 14.7℃
  • 구름많음거제 14.6℃
기상청 제공

지역네트워크

POSTECH, 전자정렬 상태와 공존하는 2차원 초전도체 발견

URL복사

 

[시사뉴스 정은주 기자]  흑연과 다이아몬드, 그리고 그래핀처럼 같은 원소로 이뤄진 물질이라도 차원을 달리하면 새로운 성질이 나타난다. 새로운 2차원 물질에서 전자들이 규칙적으로 배열되는 전자정렬 현상과 저항 없이 흘러 다니는 초전도 현상이 공존하는 전자 상태가 발견됐다.

 

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 물리학과 김준성 교수(기초과학연구원 원자제어 저차원 전자계 연구단 연구위원) 김태환 교수, 신소재공학과 김종환 교수를 비롯한 국내 공동 연구진은 선형의 전자정렬 상태1)를 가지고 있는 이리듐-다이텔루라이드(IrTe2)를 수십 나노미터의 두께로 벗겨내어, 전자정렬 상태와 2차원 초전도성이 공존한다는 것을 밝혀냈다. 이번 발견을 통해 전자정렬 상태의 소멸 혹은 그로 인한 양자요동2)이 없어도 초전도 현상을 유도할 수 있다는 것이 확인됐다.

 

극저온에서 전자의 농도나 외부 압력이 바뀌면서, 원래 나타나던 전자의 정렬 상태가 사라지거나 다른 상태로 변하는 현상이 일어나는데 이를 양자 상전이 현상3)이라고 한다. 지금까지는 양자 상전이 현상이 일어날 때 보통의 초전도체와 다른, 비고전적인 초전도 현상이 자주 발견됐다. 이때 비고전적인 초전도 현상을 유도하는 중요한 요인 중 하나는 전자정렬 상태가 사라지면서 나타나는 양자요동이라고 여겨졌다. 하지만 아직도 전자정렬 상태와 초전도 상태가 어떤 관계인 지 명확히 밝혀지지 않았다. 

 

연구진은 전자의 정렬상태와 초전도 상태 간의 관계를 연구하기 위해 전자 정렬상태를 가지고 있는 물질 중에서도 약한 반데르발스 결합으로 이루어진 층상구조 물질에 주목해왔다. 이러한 물질에서는 두께를 얇게 함으로써 전자정렬상태를 조절할 수 있는데, 이 경우 구조나 정렬의 결함을 일으키지 않고 물질의 고유상태를 유지하며 전자 간의 상호작용만 조절할 수 있다는 장점이 있다.

 

이리듐-다이텔루라이드는 층과 층 사이가 반데르발스 결합으로 연결된 반데르발스 물질4)로, 저온에서 전자 정렬 상태가 나타나는 것으로 알려져 있다. 연구진은 층 사이가 약한 반데르발스 결합으로 이뤄진 점을 이용하여 수십 나노미터 두께의 얇은 박막으로 만들면서 전자정렬 상태와 초전도 현상을 연구했다. 이를 통해 연구진은 이리듐-다이텔루라이드 박막에서는 전자정렬 상태가 여전히 유지되면서 동시에 초전도 현상이 나타난다는 점이 확인했다. 

 

이러한 결과는 전자정렬이 약할 때 나타나는 양자요동으로 초전도 상태가 유도된다는 기존의 보고와는 상반되는 결과이다. 특히 이번 연구는 두께를 조절함으로써 전자정렬의 소멸과 그로 인한 양자요동이 없어도 초전도 현상을 유도할 수 있다는 점을 확인한 첫 사례이다. 

 

김태환 교수는 “전자 정렬상태와 초전도 상태가 서로 상호 협력하며 공존하는 현상을 직접 보여주는 첫 사례”라고 강조했다. 또한, 김준성 교수는 “앞으로 두께 조절을 통해 양자 상전이, 그리고 전자정렬과 초전도 상태의 관계를 밝히는 중요한 발판이 될 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 

 

최근 세계적인 권위지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’에 소개된 이 연구는 기초과학연구원과 한국연구재단의 선도연구센터 사업의 지원으로 수행됐다.

저작권자 Ⓒ시사뉴스
제보가 세상을 바꿉니다.
sisa3228@hanmail.net





커버&이슈

더보기

정치

더보기

경제

더보기

사회

더보기

문화

더보기
예술을 통해 배우고 연결되다... '서울문화예술교육주간' 개최
[시사뉴스 정춘옥 기자] 서울문화재단(대표이사 송형종)은 오는 18일(화)부터 22일(토)까지 한 주간 서울문화예술교육센터 5개 권역별 센터에서 ‘2025 서울문화예술교육주간’을 개최한다. 이번 행사는 ‘예술, 또 다른 세상을 잇다’를 주제로 예술교육 전문가, 예술가, 시민이 한자리에 모여 예술을 통해 배우고 연결되는 다양한 경험을 나누는 자리다. 올해 서울문화예술교육주간은 권역별 문화예술교육 센터들의 대표적인 예술교육 프로그램을 확산하고, 서울 전역의 문화예술교육 기획자 네트워크를 강화하는 것에 중점을 뒀다. 행사 주간 동안에는 5개 권역별 센터에서 누구나 참여할 수 있는 상설 체험 프로그램과 장르별 특성을 담은 총 37개의 예술교육 프로그램이 다채롭게 펼쳐질 예정이다. 특히 시설 개선 공사를 마치고 오는 18일(화)부터 운영을 재개하는 서울문화예술교육센터 서초에서는 이번 행사 주간을 위한 특별한 프로그램을 선보인다. 그동안 5개 권역별 센터에서 좋은 반응을 얻었던 21개의 대표적인 예술교육 프로그램을 한자리에서 만나볼 수 있다. △이현우 교수의 ‘셰익스피어 이야기’ △서의철x박다울의 ‘거문고 이야기’ △김찬용 도슨트의 ‘한번쯤은 서양미술사: 입체주의부터

오피니언

더보기
【박성태 칼럼】 스포트라이트 받는 주인공 뒤에 숨은 조력자를 기억하자
지난 14일 서울 월드컵경기장에서 열린 한국과 파라과이의 축구 평가전에서 스포트라이트를 받은 선수는 단연 오현규였다. 그는 후반 30분 승리에 쐐기를 박는 결정적인 골을 넣으며 언론의 헤드라인을 장식했다. 그러나 그 골의 배후에는 수비수 두 명을 제치는 현란한 드리블 후 냉정히 경기의 흐름을 읽고 찬스를 만들어낸 또 다른 주인공이 있었다. 바로 이강인이다. 그는 전방으로 빠르게 침투한 오현규에게 정확한 타이밍의 패스를 연결해 골의 90%를 만들어 내었다고 해도 과언이 아니다. 그러나 경기가 끝난 후 조명은 오직 골을 넣은 선수에게만 쏟아졌고, 이강인의 이름은 짤막이 언급되었다. 지난 21일 한국프로야구 2025 플레이오프 한화 대 삼성의 3차전에서 한화가 5대4로 역전승을 거둔 뒤, 단연 승리의 주역으로 스포트라이트를 받은 선수는 구원투수로 나와 4이닝 무실점으로 역투한 문동주였다. 그런데 사실 한화가 역전승을 할 수 있었던 것은 상대적으로 어린 문동주를 노련한 투수 리드로 이끌어간 최재훈 포수가 있었기 때문이다. 경기가 끝난 후 역투한 문동주와 역전 투런 홈런을 친 노시환만 승리의 주역으로 스포트라이트를 받았고 최재훈의 이름은 언급조차 없다. 이러한 장면은