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IBS, 전자 1개가 여러 원자에 존재하는 새로운 양자상태 발견

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작성자 후이예 작성일20-07-21 10:22 댓글0건

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[머니투데이 대전=허재구 기자] [2차원 자성 물질에서 '양자 자성 다체 엑시톤' 존재 확인… 양자정보 전달 수단으로 확장 기대 ]

국내 연구진이 전자 1개가 여러 원자에 존재하는 새로운 양자상태를 발견했다.

이는 이제껏 이론적으로 예측된 적이 없는 현상이어서 학계의 주목을 끌고 있다.

기초과학연구원(IBS)은 박제근 강상관계 물질 연구단 전 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)과 서강대, 연세대, 고등과학원 등이 공동연구를 통해 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 '엑시톤'인 것을 밝혀냈다고 20일 발표했다.

'엑시톤'은 자유전자(전자가 빠져 나간 빈자리)와 양공(양자상태에 따라 빛을 내보내는 광원)으로 이루어진 입자다. 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신에 중요한 열쇠로 거론된다.

NiPS3에서 광방출. 광흡수 실험을 통해 얻은 엑시톤 신호./자료제공=IBS

연구진은 2차원 자성물질(삼황화린니켈, 이하 NiPS3)에서 결맞음성(파장 여러 개의 주파수와 파형이 일치함을 이르는 말)이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인하고 이 신호 데이터를 계산해 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 규명했다.

면 형태의 2차원 물질은 1차원이나 3차원에서 나타나지 않는 전자 상호작용으로 독특한 물리적 특성을 갖는다.

이번 실험에 사용된 NiPS3는 자성을 가지면서 얇은 2차원 층으로 분리되는 반데르발스 물질 중 하나다.

연구진은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 광방출 실험을 통해 2차원 NiPS3에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다.

이후 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 공명 비탄성 X선 산란실험을 수행하고 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 완벽하게 고려한 양자역학적 이론인 '다체 이론'으로 이 엑시톤 데이터를 설명했다.

실제 연구진은 최신 양자역학 기반의 다체 이론을 적용, 방대한 양의 계산을 수행했으며 이를 공명 비탄성 X선 산란실험 결과와 비교해 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 알 수 있었다.

'양자 다체 자성 엑시톤'은 근본적으로 새로운 양자상태로 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대된다.

박제근 전 부연구단장은 "2차원 물질에서는 특이 양자상태가 매우 드물다" 며 "우리 연구진이 개척해 중요한 연구 분야로 자리매김한 자성 반데르발스 물질 분야에서 또다시 선도적인 연구 성과를 내 이 분야를 주도했다"라고 의미를 밝혔다.

한편, 이번 연구성과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 7월 21일자에 게재됐다.

대전=허재구 기자 [email protected]

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- 정세균 총리와 주례회동, 주택공급 확대 방안 논의
- "국가소유 태릉골프장 부지 활용, 계속 논의하기로"
- 홍남기, 녹실회의.."조속한 시일내 공급대책 마련"

문재인 대통령과 정세균 국무총리. 뉴시스 제공
[세종=이데일리 이진철 기자] 문재인 대통령이 해제여부를 둘러싸고 불협화음을 빚어온 그린벨트 논란에 마침표를 찍었다. 그린벨트 대신 국가 소유 태릉 골프장 부지를 활용해 주택을 공급하는 등 다른 대안들을 마련하기로 했다.

총리실에 따르면 20일 문 대통령은 청와대에서 정세균 국무총리와 가진 주례회동에서 “개발제한구역(그린벨트)은 미래세대를 위해 계속 보존해야 한다”고 밝혔다. 그동안 당정청간에 백가쟁명식으로 벌어진 그린벨트 해제 논란이 정부 부동산 정책에 대한 불신으로까지 비화하자 문 대통령이 서둘러 입장을 정리한 것으로 풀이된다.

이날 회동에서 주택공급 물량 확대를 위해 그간 검토해 왔던 대안 외에 주택 용지 확보를 위해 다양한 국·공립 시설 부지를 최대한 발굴, 확보키로 했다. 특히 국가 소유 태릉 골프장 부지를 활용해 주택을 공급하는 방안에 대해서는 관계부처와 지자체가 계속 논의해 나가기로 했다고 총리실은 전했다.

김진표 더불어 민주당 의원실에 따르면 태릉 골프장 부지는 기본적인 인프라가 갖춰져 있어 배수시설이나 주변 교통망 구축 시간을 단축할 수 있다.

김 의원은 지난 1일 의원총회에서 “건설사 용역 결과 평당 400만~500만원 선이면 주택을 조성할 수 있다는 결과를 받았다“면서 “태릉은 서울 중심에서 가까운 만큼 청년, 신혼부부 수요를 충족할수 있을 것”이라고 말했다.

당·정은 지난 15일 부동산 관련 비공개 협의에서 ‘그린벨트 해제를 포함한 주택 공급 방안을 논의하겠다’며 홍남기 부총리 겸 기획재정부장관을 필두로 한 ‘범정부 태스크포스(TF)’를 발족했다.

기획재정부와 국토교통부 등은 주택 공급 확대 카드 가운데 하나로 그린벨트 해제 방안을 검토할 수 있다는 입장이지만 실제 개발 관련 인허가권을 갖고 있는 서울시는 강력하게 반대했다. 정 총리도 지난 19일 방송 인터뷰에서 “그린벨트는 한번 훼손하면 복원이 안되기 때문에 신중하게 접근하는 게 옳다”며 부정적인 견해를 밝힌 바 있다.

그린벨트 해제가 없던 일이 되면서 이를 제외한 다른 공급확대 방안에는 탄력이 붙을 전망이다. 홍남기 부총리는 이날 오전 정부서울청사에서 김현미 국토교통부 장관과 구윤철 국무조정실장, 이호승 청와대 경제수석 등이 참석한 가운데 관계장관회의(녹실회의)를 열고 수도권 주택공급 확대를 위한 다양한 방안을 논의했다.

이날 참석자들은 관계부처·유관기관 등과 협의를 지속해 나가면서 최대한 조속한 시일 내에 공급대책 방안을 마련하기로 하고 △도심 고밀 개발을 위한 도시계획 규제개선 △3기 신도시 용적률 상향 △도시주변 유휴부지 및 도시 내 국가시설 부지 등 신규택지 추가 발굴 △공공 재개발·재건축 방식 사업 시 도시규제 완화를 통한 청년·신혼부부 주택공급 △도심내 공실 상가·오피스 등 활용 등의 방안을 검토했다.

홍 부총리는 “시장 불확실성을 최소화하기 위해 부동산 대책 관련 입법들이 7월내 패키지 처리될 수 있도록 노력하고, 주택시장 안정화 근본 대책으로 주택공급 확대방안을 7월말까지 최대한 조속히 마련할 것”이라고 말했다.

홍남기 부총리 겸 기획재정부 장관(오른쪽)이 20일 정부서울청사에서 주택공급 확대 방안과 관련 관계장관회의(녹실회의)를 주재하고 있다. 기재부 제공


이진철 ([email protected])

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