자기장 내 '평평띠' 전자 움직임 새로운 분석법 발견

서울대·아주대 공동 연구.."신물질 개발에 도움"

(수원=연합뉴스) 김솔 기자 = 서울대·아주대 공동 연구팀이 자기장 내 '평평띠(flat band)' 구조의 전자들 움직임에 대한 새로운 분석법을 발견했다고 9일 밝혔다.

임준원 아주대 교수 [아주대 제공. 재판매 및 DB 금지]

평평띠란 전자들 간 형성되는 독특한 띠 구조 중 하나로, 띠를 이루는 모든 전자가 같은 값의 에너지를 갖고 있으며 유효질량이 무한히 크다는 특성을 갖는다.

이 같은 특성 때문에 평평띠에서는 초전도, 자성 등과 관련한 흥미로운 현상들이 발현될 가능성이 있어 그동안 학계에서 많은 관심을 가져왔다.

공동 연구팀은 이번 연구에서 평평띠 전자들의 양자역학적 에너지값을 뜻하는 '란다우 준위(Landau level)'가 자기장의 세기에 비례한다는 사실을 확인했다.

이전까지는 평평띠 전자들의 유효질량이 무한히 커 자기장에 반응하기 어렵다는 것이 일반적인 개념이었다.

그러나 연구팀이 평평띠 전자 파동함수의 기하학적 구조 등을 분석한 결과, 이 전자들이 자기장과 반응해 거동할 수 있다는 사실이 드러났다.

또 연구팀은 평평띠 전자 파동함수의 기하학적 구조 중 하나인 '틈 교차 베리 연결(cross-gap Berry connection)' 방식이 린다우 준위의 크기에 영향을 미친다는 점도 밝혀냈다.

연구를 진행한 임준원 아주대 교수는 "이번 연구 결과가 추후 양자기하학 원리로 작동하는 신물질을 개발하는 데 도움이 될 수 있기를 바란다"고 했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난달 5일 자 온라인판에 실렸다.

sol@yna.co.kr

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