'차원 간 위상 상전이' 구현…"응용한 전자재료·장치 개발 가능"

물질 내부 균열 활용…0~2차원 넘나들며 전자 이동 차원 제어

박문집 교수(한양대 제공)

(서울=뉴스1) 장성희 기자 = 한양대는 박문집 물리학과 교수 연구팀이 전자의 이동 차원을 제어할 수 있는 '차원 간 위상 상전이' 현상을 실험적으로 구현하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

이번 연구는 기존 물리학 이론에서만 가능하다고 여겼던 차원 축소 개념을 물질 내부 균열을 이용해 실제로 구현해 전자재료 연구 분야의 중요한 성과를 거뒀다.

박 교수팀은 전이금속 칼코겐 화합물인 MoTe₂에 외부 압력을 가해 내부 균열을 만들고 주사 터널 현미경 탐침으로 1차원 경계면을 형성했다. 그 결과, 연구팀은 한 경계면에서는 금속 특성을, 다른 경계면에서는 위상부도체 특성을 보여 전자의 이동 차원을 실험적으로 제어할 수 있음을 발견했다.

또 균열의 끝점인 1차원 모서리에서는 전자가 특정 점에 갇히는 0차원 양자점 현상도 확인했다. 이는 물질 내부 균열을 활용해 0~2차원을 넘나들며 전자의 이동 차원을 제어한 중요한 실험적 성과로 평가된다.

박 교수는 "이번 연구는 기존에 이론물리학의 관심사로 국한돼 왔던 차원 축소 개념을 실험적으로 구현하고 제어할 수 있는 가능성을 최초로 보여줬다"며 "향후 도체-부도체 상전이뿐 아니라 차원 간의 상전이를 응용한 새로운 전자재료와 장치 개발이 가능해질 것"이라고 전했다.

grown@news1.kr