"전자 멈춰"…물리학 난제 '전자 정체' 구현해 양자기술 실마리 확보

"전자 멈춰"…물리학 난제 '전자 정체' 구현해 양자기술 실마리 확보 국내 연구팀이 특수한 조건에서 전자가 교통 체증에 걸린 것처럼 멈춰 서는 현상을 서로 다른 두 가지 방식으로 동시에 구현하는 데 성공했다. 연구성과는 초전도 현상을 제어하는 미래 양자소자 설계 등에 응용될 것으로 기대된다. 성균관대는 김영국·박두선·손병민 물리학과 교수팀이 장보규 경희대 신소재공학과 교수팀과 함께 두 가지 원리로 전자가 멈춰 서는 현상을 한 물질 내에서 동시에 일으키고 원리를 규명하는 데 성공했다고 20일 밝혔다. 연구결과는 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다. 금속 내부 전자들은 보통 고속도로 위의 자동차처럼 매우 빠르게 움직인다. 금속에서 전류가 잘 흐르는 이유다. 특수한 구조나 환경이 조성되면 전자가 제자리에 멈춘 것처럼 아주 느리게 움직인다. 물리학에서는 이를 '평평띠(flat bands)' 현상이라고 한다. 전자들이 움직이는 에너지와 속도 수준이 비슷한 구역에 몰리면서 가속이 잘 되지 않는 상태를 말한다. 평평띠 현상이 일어나는 동안에는 전자들 사이의 영향력이 극대화돼 전기 저항이 0이 되는 초전도 등 다양한 양자 효과가 일어나기도 한다. 학계에서는 전자의 움직임을 멈추는 방법을 크게 두 가지 관점에서 탐구한다. 먼저 원자들을 대나무 바구니 모양인 '카고메 격자' 모양으로 배치하면 전자가 길을 잃고 맴돌며 정체된다. 자석 성질을 가진 원자와 강하게 달라붙도록 해 전자가 마치 무거운 짐을 실은 것처럼 느리게 만드는 '콘도 효과' 방식도 있다. 그동안 카고메 격자와 콘도 효과는 서로 다른 물질에서만 나타난다고 여겨졌다. 공동연구팀은 이터븀-크롬-저마늄(YbCr6Ge6) 특수 합금에서 카고메 격자와 콘도 효과가 동시에 일어난다는 사실을 처음으로 발견했다. 좁은 미로에 갇힌 자동차가 짐까지 싣고 있어 멈춘 상황을 관측한 것으로 비유된다. 온도를 변화시키며 물질 내부를 자세히 들여다볼 수 있는 방사광가속기로 YbCr6Ge6 합금을 관찰한 결과 두 전자 정체 현상이 동시에 일어나며 물질의 양자 특성을 바꾸는 것으로 확인됐다. 손 교수는 "따로 놀던 두 가지 물리학적 원리를 하나의 무대 위로 불러 모은 것과 같다"며 "멈춘 전자들을 원하는 대로 조절한다면 열 발생이 없는 컴퓨터나 수만 배 빠른 양자 소자를 만드는 것도 가능하다"고 설명했다. <참고 자료> - doi.org/10.1038/s41467-026-70958-3 출처 : 이병구 (2026.03.20), "전자 멈춰" ··· 물리학 난제 '전자 정체' 구현해 양자기술 실마리 확보, 동아사이언스, https://www.dongascience.com/ko/news/76957

[경향신문 2025.12.03] 김범준의 옆집물리학 - 추운 겨울의 물리학

경향신문 2025년 12월 03일에 실린 기사 발췌 출처: https://www.khan.co.kr/article/202512032210005#ENT

[최우석 교수 연구실] Nature Materials 논문 출판

우리 물리학과 최우석 교수님과 부산대 이재광 교수님, POSTECH의 최시영 교수님 연구실 간의 공동연구로 Nature Materials에 5월 20일 Sub-unit-cell-segmented ferroelectricity in brownmillerite oxides by phonon decoupling 제목의 논문이 출판되었습니다. 본 논문은 브라운밀러라이트 구조를 갖는 SrFeO2.5 에피 산화물 박막에서 나타나는 새로운 형태의 강유전성이 포논의 비동조화에 의해 원자층 단위로 제어될 수 있는 가능성을 제시했습니다. Title: Sub-unit-cell-segmented ferroelectricity in brownmillerite oxides by phonon decoupling Link: https://www.nature.com/articles/s41563-025-02233-7

[최광용 교수 연구실] Nature Physics 논문 출판

우리 물리학과 최광용 교수님 연구실의 연구로 Nature Physics에 One-ninth magnetization plateau stabilized by spin entanglement in a kagome antiferromagnet 제목의 논문이 출판되었습니다. Title : One-ninth magnetization plateau stabilized by spin entanglement in a kagome antiferromagnet Authors : Sungmin Jeon, Dirk Wulferding, Youngsu Choi, Seungyeol Lee, Kiwan Nam, Kee Hoon Kim, Minseong Lee, Tae-Hwan Jang, Jae-Hoon Park, Suheon Lee, Sungkyun Choi, Chanhyeon Lee, Hiroyuki Nojiri & Kwang-Yong Choi Link : https://www.nature.com/articles/s41567-023-02318-7