양자다체 엑시톤 발견.. 양자정보통신 새로운 장
인님햇
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2020.07.21 10:07
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[아시아경제 황준호 기자] 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 자성 엑시톤이 국내 연구진에 의해 발견됐다. 자성을 띄는 엑시톤도 발견되기 힘든데, 새로운 양자 현상을 띄고 있다는 것까지 밝혀냈다. 이 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자 상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 활용될 수 있어, 양자정보기술 상용화에 새로운 기반 기술이 될 것으로 예상된다.
기초과학연구원은 박제근 서울대 물리천문학부 교수(강상관계물질연구단 전 부연구단장)가 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께, 자성을 띤 2차원 물질에서 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 양자 다체 상태의 새로운 엑시톤을 발견했다고 20일 밝혔다. 연구진의 연구 성과는 국제 학술지인 네이처에 21일(현지시간) 소개됐다.
덩치삼황화린니켈(NiPS3)의 결정 구조다. 실험에 사용한 2차원 자성 반데르발스 물질의 각 층은 육각형 구조로 이뤄져 있다. 층간 결합을 이루는 반데르발스 결합은 약해서 쉽게 층을 분리할 수 있다. 강자성과 같이 스핀 방향이 고정돼 있지만, 인접한 스핀끼리 반대 방향을 띠어 전체적으로는 자성을 띠지 않는 반강자성 물질이다.
연구진은 자성을 갖고 있는 삼황화란니켈(NiPS3)에서 매우 강한 엑시톤 신호를 발견하고, 이 엑시톤이 양자다체 상태라는 점을 규명했다.
NiPS3은 자성을 가지면서 얇은 2차원 층으로 분리되는 반데르발스 물질 중 하나다. 반데르발스 물질은 층과 층 사이가 약한 전기적 인력으로 묶여 있어 얇은 원자층으로 분리할 수 있는 물질이다.
연구진은 NiPS3을 대상으로 빛이 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 광방출 실험을 통해 NiPS3의 결맞음성이 매우 강한 엑시톤 신호를 포착했다. 결맞음성은 여러 개의파장과 파형이 일치함을 말한다. 파장이 다양한 자연광보다 단일한 파장을갖는 레이저가 결맞음성이 높다고 한다.
또한 연구진은 포착한 엑시톤이 양자 다체 상태에 있다는 점을, 빛의 운동량과 에너지 분산 관계를 측정하는 공명 비탄성 X선 산란실험을 통해 입증했다. 약 150만 개의 방대한 경우의 수를 다루는 다체 계산을 통해 이 엑시톤이 이론적으로 알려진 쟝-라이스 양자 다체 상태에 의한 것임을 밝혀낸 것이다.
NiPS3에서 광방출, 광흡수 실험을 통해 얻은 엑시톤 신호다. 그래프(a)를 보면 2차원 자성 물질에서 방출된 빛을 측정한 결과를 볼 수 있다. 특정 에너지를 가진 빛이 강하게 나타나 있는데, 이는 엑시톤의 증거다. 기존보다 결맞음이 100배 이상 높은 수준이다.
연구진은 자성 엑시톤도 발견되기 힘든데, 자성을 띄면서 새로운 양자 형태를 갖는 엑시톤을 발견했다는 점에서 의의가 크다고 밝혔다. 이어 2차원 물질의 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대했다. 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자 상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 활용될 수 있다.
박제근 前부연구단장은 "2차원 물질에서는 특이 양자상태가 매우 드물다"며 "우리 연구진이 개척해서 중요한 연구 분야로 자리매김한 자성 반데르발스 물질 분야에서 또다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다"라고 밝혔다.
황준호 기자 [email protected]
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[아시아경제 황준호 기자] 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 자성 엑시톤이 국내 연구진에 의해 발견됐다. 자성을 띄는 엑시톤도 발견되기 힘든데, 새로운 양자 현상을 띄고 있다는 것까지 밝혀냈다. 이 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자 상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 활용될 수 있어, 양자정보기술 상용화에 새로운 기반 기술이 될 것으로 예상된다.
기초과학연구원은 박제근 서울대 물리천문학부 교수(강상관계물질연구단 전 부연구단장)가 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께, 자성을 띤 2차원 물질에서 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 양자 다체 상태의 새로운 엑시톤을 발견했다고 20일 밝혔다. 연구진의 연구 성과는 국제 학술지인 네이처에 21일(현지시간) 소개됐다.
전자 1개가 여러 원자에 존재
덩치삼황화린니켈(NiPS3)의 결정 구조다. 실험에 사용한 2차원 자성 반데르발스 물질의 각 층은 육각형 구조로 이뤄져 있다. 층간 결합을 이루는 반데르발스 결합은 약해서 쉽게 층을 분리할 수 있다. 강자성과 같이 스핀 방향이 고정돼 있지만, 인접한 스핀끼리 반대 방향을 띠어 전체적으로는 자성을 띠지 않는 반강자성 물질이다.연구진은 자성을 갖고 있는 삼황화란니켈(NiPS3)에서 매우 강한 엑시톤 신호를 발견하고, 이 엑시톤이 양자다체 상태라는 점을 규명했다.
NiPS3은 자성을 가지면서 얇은 2차원 층으로 분리되는 반데르발스 물질 중 하나다. 반데르발스 물질은 층과 층 사이가 약한 전기적 인력으로 묶여 있어 얇은 원자층으로 분리할 수 있는 물질이다.
연구진은 NiPS3을 대상으로 빛이 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 광방출 실험을 통해 NiPS3의 결맞음성이 매우 강한 엑시톤 신호를 포착했다. 결맞음성은 여러 개의파장과 파형이 일치함을 말한다. 파장이 다양한 자연광보다 단일한 파장을갖는 레이저가 결맞음성이 높다고 한다.
또한 연구진은 포착한 엑시톤이 양자 다체 상태에 있다는 점을, 빛의 운동량과 에너지 분산 관계를 측정하는 공명 비탄성 X선 산란실험을 통해 입증했다. 약 150만 개의 방대한 경우의 수를 다루는 다체 계산을 통해 이 엑시톤이 이론적으로 알려진 쟝-라이스 양자 다체 상태에 의한 것임을 밝혀낸 것이다.
양자정보통신에 활용 가능
NiPS3에서 광방출, 광흡수 실험을 통해 얻은 엑시톤 신호다. 그래프(a)를 보면 2차원 자성 물질에서 방출된 빛을 측정한 결과를 볼 수 있다. 특정 에너지를 가진 빛이 강하게 나타나 있는데, 이는 엑시톤의 증거다. 기존보다 결맞음이 100배 이상 높은 수준이다.연구진은 자성 엑시톤도 발견되기 힘든데, 자성을 띄면서 새로운 양자 형태를 갖는 엑시톤을 발견했다는 점에서 의의가 크다고 밝혔다. 이어 2차원 물질의 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대했다. 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자 상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 활용될 수 있다.
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[아이뉴스24 정상호 기자] 5·16 쿠데타는 거사 계획이 사전에 새어나가며, 거사일이 3번이나 바뀐다. 쿠데타 당일인 5월16일, 1군은 쿠데타군 진압을 위해 츨동을 준비한다. 그러나 진압 명령은 내려오지 않는다. 결국 5·16 쿠데타는 한국 현대사의 큰 흐름을 바꾼다.
◆ 5·16 군사 정변, 그날!
1961년 5월 16일, 박정희 소장을 중심으로 한 젊은 군인들이 군사 쿠데타를 일으켰다. 5월 16일 새벽 탱크와 총을 앞세운 군인들이 서울 도심으로 진입하기 위해 한강 다리를 건너는데. 그때 한강 다리는 이미 진압군에 의해 봉쇄된 상태였다. 쿠데타를 포기할 것인가 고민에 빠진 박정희 소장. 그 사이 쿠데타군과 진압군 간의 교전이 벌어진다.
박정희 소장이 이끄는 쿠데타군은 어떻게 이 위기를 극복했을까.
'역사저널 그날' [ KBS 1TV ]
◆ 5·16 쿠데타는 사전에 누설됐다!
쿠데타가 일어나기 한 달 전, 장면 국무총리는 박정희 소장이 쿠데타를 준비하고 있다는 내용을 보고받는다. 쿠데타 계획이 사전에 누설된 것이었다. 장면 국무총리는 육군참모총장 장도영 중장에게 진상 파악을 지시하는데. 이미 계획이 누설된 쿠데타가 어떻게 성공했을까. 쿠데타 거사 일을 세 번이나 연기한 속사정은 무엇일까.
◆ 유망한 청년 장교 쿠데타 세력이 되다?
당시 김종필을 비롯한 젊은 엘리트 장교들은 부패한 군 상층부를 바꿔보자는 정군운동을 벌인다. 때마침 육군참모총장에게 퇴임할 것을 건의하는 서한을 보낸 당시 부산 군수기지 사령관 박정희. 그는 단숨에 젊은 장교들의 리더로 떠오른다. 쿠데타 모의를 시작한 박정희 소장과 젊은 장교들. 쿠데타를 통해 그들이 꿈꾼 것은 무엇이었을까.
◆ 사라진 쿠데타 진압의 기회!
5월 16일 오전, 전군의 70%를 차지하는 1군은 쿠데타군 진압을 위한 출동 준비에 돌입한다. 1군이 나선다면 쿠데타군을 충분히 제압할 수 있는 상황. 하지만 아무도 진압 명령을 내리지 않는다. 쿠데타군의 진압 명령을 내릴 수 있었던 세 사람, 윤보선 대통령, 장면 국무총리, 케네디 미국 대통령. 이들이 쿠데타 진압을 명하지 않은 그 속내는 무엇일까.
5·16 군사 정변, 그 성공의 미스터리를 7월 21일 화요일 밤 10시 KBS 1TV '역사저널 그날'에서 살펴본다.
정상호기자 [email protected]
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[아이뉴스24 정상호 기자] 5·16 쿠데타는 거사 계획이 사전에 새어나가며, 거사일이 3번이나 바뀐다. 쿠데타 당일인 5월16일, 1군은 쿠데타군 진압을 위해 츨동을 준비한다. 그러나 진압 명령은 내려오지 않는다. 결국 5·16 쿠데타는 한국 현대사의 큰 흐름을 바꾼다.
◆ 5·16 군사 정변, 그날!
1961년 5월 16일, 박정희 소장을 중심으로 한 젊은 군인들이 군사 쿠데타를 일으켰다. 5월 16일 새벽 탱크와 총을 앞세운 군인들이 서울 도심으로 진입하기 위해 한강 다리를 건너는데. 그때 한강 다리는 이미 진압군에 의해 봉쇄된 상태였다. 쿠데타를 포기할 것인가 고민에 빠진 박정희 소장. 그 사이 쿠데타군과 진압군 간의 교전이 벌어진다.
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쿠데타가 일어나기 한 달 전, 장면 국무총리는 박정희 소장이 쿠데타를 준비하고 있다는 내용을 보고받는다. 쿠데타 계획이 사전에 누설된 것이었다. 장면 국무총리는 육군참모총장 장도영 중장에게 진상 파악을 지시하는데. 이미 계획이 누설된 쿠데타가 어떻게 성공했을까. 쿠데타 거사 일을 세 번이나 연기한 속사정은 무엇일까.
◆ 유망한 청년 장교 쿠데타 세력이 되다?
당시 김종필을 비롯한 젊은 엘리트 장교들은 부패한 군 상층부를 바꿔보자는 정군운동을 벌인다. 때마침 육군참모총장에게 퇴임할 것을 건의하는 서한을 보낸 당시 부산 군수기지 사령관 박정희. 그는 단숨에 젊은 장교들의 리더로 떠오른다. 쿠데타 모의를 시작한 박정희 소장과 젊은 장교들. 쿠데타를 통해 그들이 꿈꾼 것은 무엇이었을까.
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5월 16일 오전, 전군의 70%를 차지하는 1군은 쿠데타군 진압을 위한 출동 준비에 돌입한다. 1군이 나선다면 쿠데타군을 충분히 제압할 수 있는 상황. 하지만 아무도 진압 명령을 내리지 않는다. 쿠데타군의 진압 명령을 내릴 수 있었던 세 사람, 윤보선 대통령, 장면 국무총리, 케네디 미국 대통령. 이들이 쿠데타 진압을 명하지 않은 그 속내는 무엇일까.
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정상호기자 [email protected]
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