[이코노미 줌in]'에너지 제어·압축 동시에' 신물질 개발

서울대 박남규 연구팀 성과 … 반도체 소자 성능 개선 기대

한국연구재단(이사장 정민근)은 박남규 서울대학교 전기정보공학부 교수 연구팀이 결정 물질의 장점인 에너지 제어와 비결정 물질의 장점인 에너지 압축을 모두 지닌 새로운 형태의 물질을 개발했다고 24일 밝혔다.

지금까지 결정과 비결정 물질의 장점을 동시에 구현 가능한 물질은 없었다. 그러나 박 교수 연구팀은 입자물리학의 초대칭(Super-symmetry) 이론을 비결정·무질서 매질 설계에 적용해 문제를 해결했다.

초대칭 이론은 세상에 존재하는 모든 입자는 스핀(입자의 회전 특성을 수치화한 물리량) 값만 다르고 모든 성질은 같아 초입자 (Super-particle) 짝을 갖는다는 이론이다.

박 교수 연구팀은 결정 매질의 입자 함수에 수학식을 이용해 초대칭 변환(초입자의 함수로 바꾸는 것)을 계속 적용하면 결정구조가 사라진다는 것을 이용했다. 결과적으로 초대칭 변환을 적용해 원자의 배열이 무질서한 물질 입자의 함수를 얻은 것이다.

박 교수 연구팀은 이 결과물은 결정 매질의 에너지 제어 특성은 그대로 보존되면서 비결정 매질의 장점도 함께 갖는다는 사실도 이론적으로 증명했다. 결정 및 비결정 구조의 장점만을 골라 갖는 비결정 신매질을 설계가 이뤄진 것이다.

이 신매질은 완전한 에너지 특성을 갖춘 동시에 수십 배의 에너지 압축이 가능한 신소재 설계에 이용될 전망이다.

그 예로 레이저 및 반도체 소자의 성능을 혁신적으로 개선하는 등 다양한 전자 소자 개발에 쓰일 것이다.

최소망 기자