차세대 초저전력 소자 후보 '엑시톤 응축체' 정밀 관측·제어 방법 제시 작성일 09-03 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">IBS</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="ZTBVUHEoRv"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2098bcaf20f1ff35790bf4aa6aab0599a28c100dc5b9507c1eda8ef3276ca2f7" dmcf-pid="5ybfuXDgiS" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="탄탈럼 팔라듐 텔루라이드(Ta2Pd3Te5)에서 관측된 엑시톤 응축체의 결함 양자상태와 나노미터 수준으로 제어하는 기술을 3차원(3D)으로 표현한 그림. IBS 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/dongascience/20260903180952044rmsa.png" data-org-width="680" dmcf-mid="Xj1pGIiPeT" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/03/dongascience/20260903180952044rmsa.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 탄탈럼 팔라듐 텔루라이드(Ta2Pd3Te5)에서 관측된 엑시톤 응축체의 결함 양자상태와 나노미터 수준으로 제어하는 기술을 3차원(3D)으로 표현한 그림. IBS 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="3f640bdf53c488ac700ce53a83c525dfe8531fbb02be7ecda077d43f6ba19915" dmcf-pid="1ziaM9Hlnl" dmcf-ptype="general">양자상태인 '엑시톤 응축체'를 활용해 차세대 초저전력 소자를 구현하는 관측·제어 기술이 개발됐다.</p> <p contents-hash="e196e1843a37a4fb56d8e73aef9a2db9e7f3d8008a57ffef38fcb297f73e1221" dmcf-pid="tqnNR2XSJh" dmcf-ptype="general"> 기초과학연구원(IBS)은 염한웅 원자제어 저차원 전자계 연구단장(포스텍 물리학과 교수) 연구팀이 엑시톤 응축체 내부의 새로운 전자상태를 처음으로 관측하고 나노미터(nm, 10억분의 1m) 수준에서 제어하는 데 성공했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 3일 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 공개됐다.</p> <p contents-hash="3b4c7bd712f09c0056d722ed295ea30040005a709e4bd197b0131efcbb744eeb" dmcf-pid="FBLjeVZvdC" dmcf-ptype="general"> 엑시톤은 음전하(-)인 전자와 전자가 빠져나간 자리에 생기는 양전하(+)인 정공(hole)이 쌍을 이뤄 공존하는 준입자다. 준입자는 엄밀하게 입자는 아니지만 여러 입자가 상호작용해 나타내는 집합적인 움직임을 하나의 입자처럼 다루는 개념이다. 엑시톤은 전기와 빛의 교차로 역할을 한다.</p> <p contents-hash="b7d31948126feeff37c1eed6527c49ca37db10a5e666081e440ceba4ab5750e4" dmcf-pid="3boAdf5TnI" dmcf-ptype="general"> 형성된 엑시톤들이 제각각 움직이지 않고 하나의 질서정연한 양자상태를 이루는 현상을 엑시톤 응축이라고 한다. 엑시톤 응축체는 전자가 이동하는 기존 정보 전달 방식과 다르게 저항이나 마찰이 없는 초유체 상태로 정보를 전달한다. 초유체는 많은 입자가 하나의 양자상태로 응축돼 집단적으로 흐르는 상태다.</p> <p contents-hash="0f228507a304feb82b15a7be79986836cb27aa756823d36eae2f8da7ac5925a0" dmcf-pid="0KgcJ41ydO" dmcf-ptype="general"> 엑시톤 응축 상태가 고체 내에서 실제로 구현된 사례는 매우 드물다. 연구팀은 실온에서도 엑시톤 응축 상태가 유지되는 것으로 보고된 층상 물질 '탄탈럼 팔라듐 텔루라이드(Ta2Pd3Te5)'에 주목했다.</p> <p contents-hash="c22784f4d6505e6d74397751fd97459f11196ee93e38bdfaa0e63f652ee5e818" dmcf-pid="p9aki8tWes" dmcf-ptype="general"> 주사터널링현미경(STM)을 활용해 물질 내부 원자 결함이 엑시톤 응축체에 미치는 영향을 분석한 결과 특정 원자 결함 주변에서 기존에는 없던 한 쌍의 전자상태가 형성되는 현상이 발견됐다. 결함 크기 자체는 원자 한 개 수준이었지만 새로 발견된 전자상태는 5~6nm까지 퍼져 있었다.</p> <p contents-hash="89958ed76352f8183a9ad44fda8787fce852500a719347eece5a6cbfff163da8" dmcf-pid="U2NEn6FYem" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 실험과 이론 계산을 종합해 발견한 상태가 결함에 전자가 머무는 현상이 아니라 원자 결함과 엑시톤 응축체의 상호작용으로 형성되는 새로운 양자상태라는 사실을 규명했다. 이론적으로만 존재하던 엑시톤 응축체의 '유-시바-루시노프(YSR) 상태'를 처음으로 관측한 성과다.</p> <p contents-hash="fd5028e9ca98c43d93e56f8a02f938900f96c7fe5b5859e03c67e5001a8781d9" dmcf-pid="uVjDLP3Ger" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 물질에 국소적인 변형을 가해 엑시톤 응축 상태가 약해지면 결함 전자상태도 함께 사라지는 것을 확인했다. STM 탐침으로 전하를 국소적으로 변화시키자 엑시톤 응축 상태와 결함 전자상태가 함께 변했다. 수 nm 수준에서 엑시톤 응축 상태를 정밀하게 제어하는 데 성공한 것이다.</p> <p contents-hash="259d0870545d67e2f1186b2f883c8f551b3d03af76079ff8eb8584844a78b8d2" dmcf-pid="7fAwoQ0Hnw" dmcf-ptype="general"> 제1저자인 권성진 IBS 반데르발스 양자 물질 연구단 박사후연구원은 "이번 성과는 그동안 이론적으로만 예측돼 온 엑시톤 응축체의 결함 양자상태를 직접 확인했다는 데 의미가 있다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="d4c744173b44dae711b9dd5998e9bdd3a3fddb3f7b251d31ee8d703b50c2e3be" dmcf-pid="z4crgxpXeD" dmcf-ptype="general"> 염 단장은 "향후 엑시톤 응축 상태의 정밀 제어 기술을 발전시켜 초저전력 미래소자 개발의 기반을 마련할 것으로 기대한다"고 밝혔다.</p> <p contents-hash="c7b7edbb46015e68d7f2149cffc9b045a574eed02fa17e5873d3ff0414ba2214" dmcf-pid="q8kmaMUZJE" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [과기원NOW] UNIST, 로봇 거리 추정 학습 기술 '페뎁스' 개발 外 09-03 다음 [현장] 김재인 교수 "읽기 멈추면 '읽기 근육'도 근손실" 09-03 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
