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“빛으로 고체 양자성질 제어·측정 성공”

입력 : 2022-03-23 01:00:00 수정 : 2022-03-22 20:59:17

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포스텍 이길호·조길영 교수팀
삼성 지원… 네이처 논문 게재
이길호(왼쪽), 조길영 교수

삼성미래기술육성사업이 지원한 포스텍 연구팀이 빛으로 고체 물질의 양자 성질을 제어하고 측정할 수 있는 플랫폼을 개발하는 데 성공했다.

삼성전자는 포스텍 물리학과 이길호·조길영 교수 연구팀의 관련 논문이 지난 16일(현지시간) 국제학술지 네이처(Nature)에 게재됐다고 22일 밝혔다.

과학계에서는 아주 작은 크기의 고체 물질의 경우 열이나 압력을 가하는 기존 방식 외에도 빛을 쬐어주면 양자 성질이 바뀐 ‘플로켓(Floquet) 상태’가 될 수 있다는 가설이 1900년대 중반 제기됐고, 2013년 첫 관찰 이후 몇 차례 보고됐다.

플로켓 연구는 신소재, 양자기술 분야에서 활용도가 매우 높아 세계적으로 연구가 활발하지만, 그동안 구현된 플로켓 상태는 매우 강한 열이 발생하고 250펨토초(1펨토초는 1000조분의 1초) 수준의 지극히 짧은 순간만 지속돼 연구에 한계가 있었다.

연구팀은 ‘그래핀-조셉슨 접합 소자’(두 개의 초전도체 사이에 그래핀을 접합시킨 소자)에 기존의 적외선 대신 마이크로파를 서서히 쬐어 플로켓 상태를 장시간 구현하는 데 성공했다. 빛의 세기가 기존대비 1조분의 1 수준으로 매우 약해 열 발생이 현저히 줄었고, 플로켓 상태는 25시간 이상 지속된 것으로 나타났다.

또 연구팀은 최적화된 ‘초전도 터널링’ 분석법을 통해 빛의 세기, 파장 등에 따라 달라지는 플로켓 상태의 특징을 정량적으로 확인하는 데도 성공했다.

이길호·조길영 교수는 “이번 연구는 플로켓 상태가 지속적으로 유지될 수 있는 플랫폼을 만들어 플로켓 상태를 상세하게 연구할 수 있게 된 것에 의미가 있다”고 말했다.

삼성은 총 1조5000억원을 출연해 2013년부터 과학기술 육성을 위한 삼성미래기술육성사업을 진행해 오고 있다. 지금까지 706건의 연구과제에 9237억원의 연구비가 지원됐고, 지원을 받은 연구진은 1만4000여명에 달한다.


남혜정 기자 hjnam@segye.com

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