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빛으로 양자 물질 성질 조절하는 '플로켓 공학' 구현…네이처 게재

5년 간의 韓·美 공동 연구 성과…차세대 광소자 가능성 열어

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박제근 서울대 물리천문학부 교수 (과학기술정보통신부 제공) 2021.12.09 /뉴스1

과학기술정보통신부는 박제근 서울대학교 물리천문학부 교수 연구팀이 양자물질의 전기적·자기적 성질을 조절할 수 있는 차세대 광소자 기술을 세계 최초로 구현했다고 9일 밝혔다.

이 연구는 전기적, 자기적, 광학적 성질을 원하는 대로 조절할 수 있는 '플로켓 공학 기술'을 최초로 구현한 것으로, 재료과학 또는 광학 분야에서 활용될 수 있다.

연구는 박 교수와 데이비드 셰(David Hsieh) 캘리포니아 공과대학 물리학부 교수 연구팀의 5년간의 협업으로 이뤄졌다.

연구팀은 벌집 형태의 평면구조를 지닌 절연체인 삼황화린망간(MnPS3)에 강한 빛을 가했다. 그 결과 빛에 노출된 이 물질의 광학적 성질이 크게 바뀌는 것을 실험으로 확인했다. 또 연구팀은 구조 계산을 통해 관측값과 이론값이 일치함을 규명했다.

기존 연구에서는 강한 빛으로 인한 양자 물질의 발열이나 손상 우려 때문에 약한 빛만을 이용하였는데, 이번 연구는 강한 빛을 이용해 실험적으로 구현한 세계 최초의 결과이다.

이 기술을 응용하면 기존 실리콘 기반의 반도체 칩을 빛을 이용한 광전자소자로 대체할 수 있어, 열 손실을 크게 줄여 에너지 소모 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.

박제근 교수는 "이번 연구성과는 플로켓 공학 기술을 2차원 양자물질에서 구현한 첫 사례"라며 "빠르게 성장하고 있는 플로켓 공학 분야에서 중요한 전환점이 될 것이다"라고 의미를 밝혔다.

과기정통부 개인기초연구사업 중 리더연구사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제 공동연구를 통해 국제학술지인 네이처(Nature)에 9일 게재됐다.
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