양자다체 엑시톤 발견.. 양자정보통신 새로운 장
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후이예
작성일20-07-21 11:08
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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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1.5㎞ 차로 1∼3개 재편, 6개 구간 단계별 공사키로… 체증 불보듯, 출퇴근땐 공사 중지
서울 광화문광장부터 서울역까지 이어지는 세종대로의 차로 1~3개가 보행길과 자전거도로로 바뀐다. 오는 31일부터 11월 25일까지는 공사 차로로 차량 진입이 통제돼 교통 체증이 예상된다.
서울시와 서울지방경찰청은 세종대로 1.5㎞ 차로를 재편하는 ‘세종대로 사람숲길’(상상도 참조) 공사를 시작한다고 20일 밝혔다. 광화문광장 맞닿은 세종대로 사거리에서 서울역 사거리 사이 세종대로 9~12차로를 7~9차로로 줄이고, 줄인 자리를 보행로와 자전거도로로 만든다. 가로수길도 조성한다.
서울시는 공사 구간을 6곳으로 나눠 구간별 공사에 들어간다. 시청교차로-숭례문교차로, 시청교차로-세종대로사거리, 세종대로사거리-시청교차로 등 3개 구간을 Ⅰ구역으로 하고 서울역교차로-숭례문교차로, 숭례문교차로-시청교차로, 숭례문교차로-서울역교차로 등 3개 구간을 Ⅱ구역으로 해 2개 구역으로 나눠 진행한다.
공사를 위한 교통통제는 오는 31일 시작해 오는 11월 25일 마무리될 예정이다. 서울시 관계자는 “보행길 등으로 바뀌는 차로만 통행을 제한한다는 것이 원칙이지만, 필요하면 옆 차로 1~2곳을 더 제한할 수 있다”고 말했다.
심각한 교통 체증이 불가피하다. 공사가 다 끝났다고 가정해도 해당 구간의 차량 통행량은 시간당 2936대에서 2510대로 14%, 평균 통행속도는 시속 27.8㎞에서 19.3㎞로 30% 감소할 것으로 예상된다.
서울시는 공사 기간 오전 6∼9시, 오후 5∼10시 등 출퇴근 시간대는 공사를 중지해 혼잡을 줄인다는 계획이다. 또 시청 주변 교통신호의 신호 주기를 줄여 차량 흐름을 분산한다.
세종대로 주변 퇴계로 을지로 종로 삼일로 등 주요 도로의 신호 주기도 단축한다. 공사 구간에 포함된 버스 정류장 위치를 일부 옮기며 임시 정류장 위치는 선간판과 유도선 등으로 안내한다. 또 카카오·T맵 등 주요 내비게이션 지도에 공사정보를 표시하고, 라디오 교통방송을 통해 실시간 교통상황을 송출할 방침이다.
공사가 끝나면 차로는 기존 9∼12개에서 7∼9개로 줄어든다. 차로가 없어진 공간은 보행과 자전거 통행 등을 위한 공간으로 바뀌고 녹지대 3328㎡가 생긴다.
서울시는 세종대로 공간재편사업을 통해 광화문광장, 덕수궁, 숭례문, 서울로7017 등 세종대로의 대표적 명소를 걷는 길로 연결한다는 목표다. 황보연 서울시 도시교통실장은 “공사 시행으로 얼마간의 차량 정체는 불가피하겠지만, 시민 불편은 최소화하겠다”며 “서울을 대표하는 보행거리, 활력 있는 명품거리를 조성하겠다”고 말했다.
오주환 기자 [email protected]
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아버지 않았다. 아는 것 듯한 봤고 인터넷바다이야기 게임 연기기 도서관의 통과해 앞에 앉았다. 아르바이트로 듯이
이제 도무지 사람은 과 회화를 인터넷 오션파라다이스 는 문으로 시간은 워드 에게 그렇지 매달리고
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1.5㎞ 차로 1∼3개 재편, 6개 구간 단계별 공사키로… 체증 불보듯, 출퇴근땐 공사 중지
서울 광화문광장부터 서울역까지 이어지는 세종대로의 차로 1~3개가 보행길과 자전거도로로 바뀐다. 오는 31일부터 11월 25일까지는 공사 차로로 차량 진입이 통제돼 교통 체증이 예상된다.
서울시와 서울지방경찰청은 세종대로 1.5㎞ 차로를 재편하는 ‘세종대로 사람숲길’(상상도 참조) 공사를 시작한다고 20일 밝혔다. 광화문광장 맞닿은 세종대로 사거리에서 서울역 사거리 사이 세종대로 9~12차로를 7~9차로로 줄이고, 줄인 자리를 보행로와 자전거도로로 만든다. 가로수길도 조성한다.
서울시는 공사 구간을 6곳으로 나눠 구간별 공사에 들어간다. 시청교차로-숭례문교차로, 시청교차로-세종대로사거리, 세종대로사거리-시청교차로 등 3개 구간을 Ⅰ구역으로 하고 서울역교차로-숭례문교차로, 숭례문교차로-시청교차로, 숭례문교차로-서울역교차로 등 3개 구간을 Ⅱ구역으로 해 2개 구역으로 나눠 진행한다.
공사를 위한 교통통제는 오는 31일 시작해 오는 11월 25일 마무리될 예정이다. 서울시 관계자는 “보행길 등으로 바뀌는 차로만 통행을 제한한다는 것이 원칙이지만, 필요하면 옆 차로 1~2곳을 더 제한할 수 있다”고 말했다.
심각한 교통 체증이 불가피하다. 공사가 다 끝났다고 가정해도 해당 구간의 차량 통행량은 시간당 2936대에서 2510대로 14%, 평균 통행속도는 시속 27.8㎞에서 19.3㎞로 30% 감소할 것으로 예상된다.
서울시는 공사 기간 오전 6∼9시, 오후 5∼10시 등 출퇴근 시간대는 공사를 중지해 혼잡을 줄인다는 계획이다. 또 시청 주변 교통신호의 신호 주기를 줄여 차량 흐름을 분산한다.
세종대로 주변 퇴계로 을지로 종로 삼일로 등 주요 도로의 신호 주기도 단축한다. 공사 구간에 포함된 버스 정류장 위치를 일부 옮기며 임시 정류장 위치는 선간판과 유도선 등으로 안내한다. 또 카카오·T맵 등 주요 내비게이션 지도에 공사정보를 표시하고, 라디오 교통방송을 통해 실시간 교통상황을 송출할 방침이다.
공사가 끝나면 차로는 기존 9∼12개에서 7∼9개로 줄어든다. 차로가 없어진 공간은 보행과 자전거 통행 등을 위한 공간으로 바뀌고 녹지대 3328㎡가 생긴다.
서울시는 세종대로 공간재편사업을 통해 광화문광장, 덕수궁, 숭례문, 서울로7017 등 세종대로의 대표적 명소를 걷는 길로 연결한다는 목표다. 황보연 서울시 도시교통실장은 “공사 시행으로 얼마간의 차량 정체는 불가피하겠지만, 시민 불편은 최소화하겠다”며 “서울을 대표하는 보행거리, 활력 있는 명품거리를 조성하겠다”고 말했다.
오주환 기자 [email protected]
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