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양자다체 엑시톤 발견.. 양자정보통신 새로운 장

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작성자 범인선 작성일20-07-21 11:26 댓글0건

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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.

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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향긋한 커피 한잔의 여유를 갖자. 이것저것 벌려봤자 급한 마음에 실수만 하는 날이다. 한 템포 늦춰 진행해도 별 무리 없는 일들이니 조급해하지 말고 촐랑대지 말 것. 오늘, 당신을 조급하게 만드는 사람이 있을 수 있다. 자존심을 상하게 하는 말, 쓸데없이 객기를 부추기는 말들에 괜히 현혹되지 말고 한귀로 듣고 한 귀로 흘리자. 괜히 당신이 얄미워 그러는거니까.

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[황소자리 4.20 ~ 5.20]

여럿이 모인 자리, 당신의 끼를 맘껏 발산할 수 있는 그 날이 왔다!! 그동안 연습했던 당신의 개인기를 드러낼 차례! 지금이 당신의 진가를 알릴 절호의 기회다. 조금 쑥스럽다고? 끝까지 밀어붙이면 반응, 대략 좋다. 오늘 적지 않은 지출이 예상된다. 하지만 당신에게 돌아올 다른 것들을 생각하면 그 정도 쯤이야.. 훗날 당신을 위한 투자라고 생각하자! 무리하지 않는 선에서 OK!

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[쌍둥이자리 5.21 ~ 6.21]

비가 올지도 모르겠다. 온 몸이 신경통이다. 여기저기 안 쑤시는 데가 없다. 수업시간에도 졸기 일쑤, 움직일 때마다 안 부딪치는 곳이 없다. 결국엔 이곳저곳 멍투성이. 웬만하면 움직이지 말자. 집에서 게으름을 피우는 게 오히려 낫겠다. 그래도 꼭 나가야 한다면 눈에 잘 띄어 사람들이 먼저 비켜 설 수 있도록 레드 계열의 코디를 하자. 저녁메뉴는 원기회복을 위해 삼겹살이나 갈비가 좋겠다.^^

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[게자리 6.22 ~ 7.22]

기분이 꿀꿀한 날. 기분전환을 위해 돈까지 꿔서 갈 필요는 없다. 여기저기서 꾼 돈이 벌써 얼마?!^^; 괜한 오해를 불러일으킬 수 있으니 조심. 만약 돈이 생긴다면 차라리 주변사람들에게 투자해라. 이참에 신뢰도 얻고 훗날 당신에게 더 유리해질지 모른다. 하지만 그동안의 피로는 쌓여있을지 모르니 너무 무리 하지 않는 게 좋겠다. 집에서 차가운 물에 발 담가 놓고 휴식을 취한다면 만사 오케이!

행운의 아이템 : 녹차

[사자자리 7.23 ~ 8.22]

무슨 일인지 평소보다 더 신경 쓰고 외출하려는 당신을 어머니가 부른다. 동생이 부른다. 할머니가 부른다. 결론은? 오늘 당신 나가지 않는 게 좋겠다. 당신이 가는 곳마다 돌덩이가 길을 가로 막는다. 돌멩이도 아닌 돌덩이다. 혹시 밤새 나쁜 꿈을 꿨거나, 설거지 하다 그릇을 깬 당신이라면 무조건 집에 있기를 권한다. 그래도 바빠서 나가야 한다면? 우산을 필수!! 비구름이 당신을 따라 다닌다.

행운의 아이템 : 체크무늬우산

[처녀자리 8.23 ~ 9.22]

오늘 하루 당신을 향해 뻗어오는 유혹의 손길들을 주의하라! 눈 크게 뜨고 오늘 당신을 유혹할 누군가를 찾아내자. 마음에 없는 칭찬을 반복적으로 하고, 지나치게 당신의 비유를 맞추는 사람은 대상 1순위. 돈문제와 관련한 투명할수록 좋으니 괜한 이해타산에 얽매이지 말고 양보하고 베푸는데 힘쓰자. 꽤 많은 지출이 예상되나 후에 다 제곱 세제곱이 되어 돌아오겠다.

행운의 아이템 : 면바지

[천칭자리 9.23 ~ 10.23]

요거 따지고 조거 재고.. 남의 눈치만 살피고 체면치레에 신경쓰다 좋은 기회 남들에게 다 뺏길 수 있는 날이다. 이거다 싶으면 잽싸게 낚아채는 순발력과 판단력이 필요한 하루다. 우유부단한 성격을 보였다간 손해보는 일들이 생기겠으니 뒤늦게 후회말고 용기를 낼 것! 다만, 이성문제에 관한 한 반대로 느긋함이 필요하겠다. 서두르기 보다는 기다리고 행동하기 보다는 생각하는 편이 더 좋은 날이다. 직접 만나는 데이트 약속보다는 전화통화나 문자메시지를 주고받는 것이 마음이 더 잘 맞겠으며 섣부른 고백보다는 어색함을 없애는 것에 힘을 쏟는 편이 좋겠다. 쓸데없는 지출이 생길 수 있는 날이니 주머니 꽉 붙들어 잡자.

행운의 아이템 : 장미꽃

[전갈자리 10.24 ~ 11.22]

오늘 하루, "당신은 갈등의 중심에 서다"의 주인공! 쉴 새 없이 여기저기서 갈등이 생길 수 있는 날이다. 자존심을 상하게 할 수 있는 말을 삼가고, 무슨 일을 하든 차례대로, 순서대로 처리하는 것이 좋겠다. 한 단계 건너뛰었다가 두 단계 뒤로 물러설 수 있으니 밟아야 할 절차들은 빼먹지 말고 거칠 것. 연인 사이 위험한 조짐이 보인다. 작은 불꽃이 폭탄에 불을 붙이는 수가 있겠으니 몸을 사리자.

행운의 아이템 : 마스크팩

[사수자리 11.23 ~ 12.21]

머리 위에 더듬이(?)를 세우고 레이더를 돌려라~ 삐릿삐릿!! 처음 보는 사람들을 조심하라. 당신이 어쩌지 못하는 그들의 과잉친절로 인해 365일 경계를 서던 당신의 더듬이가 아무런 저항도 못한 채 느슨해 질 것이다. 그럴 때 그들이 하는 말~! '도를 아십니까." 혼자 있지 마라. 그들의 타깃은 혼자 있으며 남의 호의에 잘 넘어오는 사람이다. 오늘의 포인트! 낯선 사람의 주의 하라. 산으로 갈 지 모른다.

행운의 아이템 : 알람시계

[염소자리 12.22 ~ 1.19]

마음에 폭풍우가 휘몰아치니 오늘, 사춘기시절, 한창 반항할 때처럼 이유 없는 불만이 맘 속 부터 부글부글 올라온다. 엉뚱한데 화풀이 하지 않도록 감정조절하자. 기분전환 겸 모처럼 여행을 떠나보는 것도 좋다. 꼼꼼하게 계획을 세운 후 떠나는 것도 좋지만 즉흥적으로 떠나는 여행도 오늘 당신에겐 충분히 휴식과 재충전의 기회가 될 것 같다. 매운탕이나 불닭, 아구찜처럼 얼큰하면서 땀을 확 쏟으면서 먹는 음식이 오늘 잘 어울린다.

행운의 아이템 : 나무젓가락

제공=드림웍

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