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2차원 물질서 새로운 양자현상 발견…"전자 1개가 여러 원자에 존재"

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작성자 방선지 작성일20-07-21 14:38 댓글0건

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IBS 박제근 전 부연구단장 연구팀

양자정보기술 혁명 앞당기는 데 기여


국내 연구진이 그래핀과 같은 자성을 띤 2차원 물질에서 새로운 양자현상을 발견했다.

기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질 연구단 박제근 전 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)은 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께 2차원 자성물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤이라는 사실을 밝혀냈다고 21일 밝혔다.

이 연구결과는 세계적 학술지 '네이처(21일자)'에 실렸다.

엑시톤은 자유전자와 양공(전자가 빠져 나간 빈자리)으로 이뤄진 입자로, 에너지 상태에 따라 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신에 중요한 열쇠로 거론된다. 연구팀이 새로 발견한 엑시톤은 전자가 여러 원자 사이에 얽힌 상태로 존재하며, 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상이라고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 2차원 자성물질인 삼황화린니켈에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 '광방출실험'을 통해 2차원 물질에서 결맞음이 강한 신호를 발견했다. 이후 결맞음성이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인하고, 이 신호 데이터를 계산해 이 엑시톤이 전자가 특정 원자에 속하는 것이 아니라, 존재 확률이 산재해 있어 여러 원자에 동시에 속박돼 있는 독특한 '양자다체상태'라는 것을 규명했다.

2차원 물질은 그래핀처럼 층을 쌓아 조립할 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있고, 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 확장할 수 있다. 이 때문에 엑시톤이 어떤 양자상태를 갖는지를 이해하는 게 매우 중요하다.

연구팀은 새로 발견된 엑시톤이 에너지 폭이 매우 좁은 결맞음성이 높은 신호로, 초전도체나 초유체 등 특이한 물리 현상도 결맞음성과 관련이 있다고 설명했다.

박제근 부연구단장은 "2차원 물질에서는 특이 양자상태가 매우 드물다"며 "새로운 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.이준기기자 [email protected]박제근 IBS 강상관계 물질 연구단 전 부연구단장은 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 양자다체상태의 새로운 엑시톤이라는 사실을 밝혀냈다. IBS 제공

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충북도가 지역 균형발전 차원에서 진행하는 자치연수원 북부권 이전이 3년만에 첫발을 내디뎠다.

충북도와 제천시는 20일 ‘자치연수원 북부권 이전 사업 업무협약’을 체결하고 성공적인 추진을 위한 각자의 역할과 협력 사항, 신속한 사업추진을 서약했다. 2018년 자치연수원 이전 발표 뒤 3년만에 협약이 이뤄진 것이다.

이번 협약에서 제천시는 연수원 용지 확보와 무상임대, 도시계획시설 결정용역 등 사전 절차 이행을 맡았다. 도는 연수원 건립 시 지역 건설업체 참여와 지역 생산 자재·장비의 구매를 약속했다.

이번 협약으로 이달중 연수원 이전 계획을 수립하고 다음달 행정안전부 지방재정 투융자 사업심사 등 본격적인 행정절차를 추진한다. 제천시는 내년 상반기까지 신백동 일대 10만 1086㎡ 부지를 도에 무상임대할 예정이다. 도는 이곳에 7739㎡ 규모로 교육 ·업무시설, 생활관, 복지관, 주차장을 조성한다.

내년말 착공해 2023년 준공을 목표로 한 북부권 자치연수원은 467억원의 예산이 투입될 전망이다. 현재 보은군에 있는 자치연수원 청사는 매각을 통해 이전 비용을 충당하거나 공공청사, 문화·교육 시설 등 공공용도로 활용한다.

충북자치연수원은 평균적으로 매월 150~200명의 공무원과 도민이 교육을 받고 40여명의 직원이 상주하면서 식자재 판매 등 지역 균형발전에 도움을 준다. 도는 청주에 있는 충북농업기술원의 분원을 남부에 설치하기로 하는 등 자치연수원 이전 및 도내 균형발전에 속도를 내고 있다.

이세희 충북자치연수원 총무팀장은 “북부권 충북자치연수원은 지역균형발전의 신호탄이 될 것”이라며 “지역과 상생할 방안을 강구하여 혁신리더를 양성하는 전문 교육기관으로 도민의 사랑을 받을 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.

청주=윤교근 기자 [email protected]



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