100년 만에 위상학적 첫 발견… 온도 따라 액정 결함 변화 규명

  • 경제/과학
  • 대덕특구

100년 만에 위상학적 첫 발견… 온도 따라 액정 결함 변화 규명

  • 승인 2017-06-01 18:07
  • 신문게재 2017-06-02 1면
  • 최소망 기자최소망 기자


KAIST, 액정 결함의 변이 과정 관찰에 성공

우주 비밀 풀리나 관심 집중


액정 결함 연구가 시작된 지 약 100여년 만에 온도에 따라 액정 결함이 변화하는 과정이 규명됐다.

KAIST(한국과학기술원)는 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 액정의 결함이 온도에 따라 변화하는 과정을 규명했다고 1일 밝혔다.

액정 결함 연구는 20세기 초부터 위상기하학을 연구하는 물리ㆍ수학자들로 진행됐지만 결함의 형태 전이를 세밀하게 관찰한 것은 이번이 처음이다.

이번 발견은 위상학적으로 우주에서 발생하는 블랙홀과 같은 위상학적 현상과 비슷한 구조를 갖아 우주의 원리를 연구하는 데 도움이 될 것으로 전망된다.

일반적으로 액정 재료는 손쉬운 배향 제어, 빠른 반응속도, 이방적(anisotropic)인 광학 특성이 있어 액정표시장치(LCD)나 광학 센서 등에 사용된다.

이때 액정의 결함을 최소화하는 것이 성능 측면에서 유리하나 물질 특성상 액정의 결함은 불가피하다.

연구팀은 이 결함을 단순히 없애는 데만 집중하지 않고 결함의 구조를 이해하고 형성 원리를 명확하게 규명하는 기초연구에 집중했다.

액정재료의 위상학적 결함이 안정적으로 발생하는 플랫폼을 구성해 온도 변화에 따른 상전이(phase transition)를 직접적으로 관찰했다.

위상학적 결함의 상전이는 지난해 노벨물리학상의 주제이기도 할 만큼 기초과학 분야에서 중요하다.

우주 은하의 위상학적 구조적 원리도 이에 기본이 되는 분야지만, 연구하기에 범위가 넓고 시간이 오래 걸린다.

하지만, 연구팀이 만든 플랫폼의 위상학적 결함 구조는 광학 현미경으로 관찰할 수 있는 수준의 크기로 결함의 상전이가 일어나는 시간도 수초에서 수분 단위이기 때문에 관찰이 쉽다.

여기서 액정 재료들이 형성하는 결함 구조는 특이점(singularity) 한 개를 중심으로 방사형, 원형, 나선형 등의 형태를 보인다.

우주 블랙홀의 중심부에 해당하는 곳이다.

액정 재료는 일반적으로 딱딱한 두 유리판 사이에 모세관 현상을 통해 주입해 그 시료를 준비한다.

그러나 유리판처럼 단단한 기판은 표면효과 때문에 액정 물질의 움직임을 제한해 결함의 상전이를 관찰하는데 한계가 있었다.

연구팀은 물 위에 기름이 떠다니는 현상을 이용해 물 위에 얇은 액정재료 막을 형성해 액정 분자 움직임이 자유롭게 조성했다.

여기에 온도를 변화시켜 구조체를 구성하는 분자와 분자 사이의 미세한 상호작용이 기판에 의한 표면효과보다 훨씬 커 위상학적 결함의 상전이를 연속적, 직접적으로 관찰할 수 있었다.

윤동기 교수는 “연구에 대한 발상의 전환을 통해 남들이 보지 못한 것을 볼 수 있었다”며 “액정 결함에 대한 이번 연구 결과는 산업적 측면뿐 아니라 기초 학문에 세계적 공헌을 할 수 있을 것이다”고 말했다.

김민준 박사가 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 지난 30일 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다. 최소망 기자somangchoi@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. '중수청 5급' 검사엔 낮고, 경찰엔 기회?… 직급 셈법에 대전·충청 수사현장 촉각
  2. 대전 서구 다시 젊어진다… 도마·변동 정비사업 순항, 둔산·갈마도 시동
  3. 대전시 재정난 후폭풍…자치구 현안사업 줄줄이 빨간불
  4. 새벽 물폭탄에 대전·충남 침수 속출… 42명 탄 버스 배수로 빠져
  5. [사설] 지방중수청 ‘개문발차’ 상황 우려된다
  1. 보금자리론도 5%대... 대출 차주들 볼멘소리
  2. [사설] '홈플러스 사태', 벼랑 끝에 선 근로자
  3. [중도초대석] 성보기 초대 대전회생법원장 “회생은 경제적 치유 과정… 골든타임 놓치지 않겠다"
  4. 올 여름엔 나도 ‘몸짱’
  5. "주택 복도에 엔진오일 뿌려"… 대전 다세대주택서 방화 시도한 50대 붙잡혀

헤드라인 뉴스


싸이카부터 암행까지… 휴가철 음주운전 특별 단속 나선다

싸이카부터 암행까지… 휴가철 음주운전 특별 단속 나선다

여름 휴가철을 맞아 음주운전 우려 지역과 교통사고 다발지역을 중심으로 특별 단속이 시행된다. 7일 대전경찰청과 대전자치경찰위원회에 따르면 7월 1일부터 8월 31일까지 음주운전에 대해 휴가철 유원지로 수통골과 장태산 등의 주변 도로와 유흥가 인근과 교통사고 다발지역을 중심으로 싸이카 암행 등 단속을 추진한다고 밝혔다. 경찰은 최근 5년간 7·8월 음주운전 교통사고 178건 분석한 결과를 바탕으로 사고가 잦은 시간대를 집중 관리한다는 계획이다. 특히 월요일과 목요일, 토요일 밤 10시부터 새벽 2시 사이를 주요 단속 시간대로 정하고,..

`벼랑 끝` T1 vs `무패 가도` 한화… MSI 2026 결승 향한 ‘라스트 댄스’ 시작됐다
'벼랑 끝' T1 vs '무패 가도' 한화… MSI 2026 결승 향한 ‘라스트 댄스’ 시작됐다

한밭벌을 뜨겁게 달구고 있는 2026 미드 시즌 인비테이셔널(MSI)이 대회 막바지를 향해 가고 있는 가운데 한국 대표로 출전한 한화생명이스포츠(이하 한화생명)와 T1의 결승라운드 진출 여부에 이스포츠 팬들의 관심이 집중되고 있다. 5일 대전컨벤션센터 제2전시장에서 진행된 본선 브래킷 스테이지 승자조 경기에서 한화생명은 LEC(유럽-중동-아프리카)리그의 G2를 상대로 압도적인 경기를 펼치며 3-0 완승을 거뒀다. 한화생명은 1, 2세트 모두 10K 이상의 골드 격차를 벌렸고 고전했던 3세트마저 제압하며 결승 라운드에 한 발 더 다가..

허태정 "민선 7기 산하기관장들 저와 함께 모두 사퇴했다" 일침
허태정 "민선 7기 산하기관장들 저와 함께 모두 사퇴했다" 일침

허태정 대전시장은 7일 산하 공사와 공단 수장의 사퇴 여부와 관련, "민선 7기 저와 함께했던 기관장들은 모두 사퇴했다"고 말했다. 이날 서울에서 가진 충청권 언론사 기자간담회에서 '공사와 공단 수장 중 사퇴 의사를 밝힌 인사가 있느냐'는 중도일보의 질문에 대한 허 시장의 첫 마디다. 이장우 전 시장이 임명한 공기업 수장과 이사를 비롯해 출자·출연기관 곳곳에서 버티고 있는 인사들을 우회적으로 비판한 것이다. 실제 민선 7기 당시 허 시장이 임명했던 공사 사장들과 공단 이사장은 임기를 짧게는 3개월 길게는 1년 6개월 가까이 남기고도..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원 제10대 대전시의회 전반기 의장에 선출된 조성칠 의원

  • 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리 불어난 물에 사라진 유등천 돌다리

  • 방학과 휴가철 앞두고 분주한 여권창구 방학과 휴가철 앞두고 분주한 여권창구

  • 올 여름엔 나도 ‘몸짱’ 올 여름엔 나도 ‘몸짱’