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IBS, 전자 1개가 여러 원자에 존재하는 양자상태 발견

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작성자 임망훈 작성일20-07-21 13:13 댓글0건

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네이처 논문 게재…양자정보 전달 수단으로 확장 기대[서울=뉴시스] 덩치삼황화린니켈의 결정 구조.[서울=뉴시스] 이재은 기자 = 기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질 연구단 박제근 전 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)은 서강대 정현식씨, 연세대 김재훈씨, 고등과학원 손영우씨 등과 함께 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견했다. 이 신호는 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤인 것으로 확인됐다.

엑시톤은 자유전자와 양공으로 이루어진 입자로, 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신에 중요한 열쇠로 거론된다.

이번에 발견한 새로운 엑시톤은 삶과 죽음이 중첩되어 존재하는 슈뢰딩거의 고양이처럼 전자 1개가 여러 원자에 나누어 존재한다. 이 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상이다.

과학기술정보통신부와 기초과학연구원는 이번 성과가 세계적 학술지 네이처(Nature, IF 42.778)에 21알 게재됐다고 밝혔다.

연구진은 2차원 자성물질(삼황화린니켈, 이하 NiPS3)에서 결맞음성이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인하고 이 신호 데이터를 계산하여 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 규명했다. 결맞음성이란 파장 여러 개의 주파수와 파형이 일치함을 이른다. 파장이 다양한 자연광보다 단일한 파장을 갖는 레이저가 결맞음성이 높다.

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 이론으로 이 엑시톤 데이터를 설명했다.

연구진은 최신 양자역학 기반의 다체 이론을 적용하고 방대한 양의 계산을 수행하였으며, 이를 공명 비탄성 X선 산란실험 결과와 비교하여 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 알 수 있었다.

양자 다체 자성 엑시톤은 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대된다.

2차원 물질은 그래핀처럼 층을 쌓아 조립할 수 있어 응용성이 크다. 또 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 확장될 수 있는데, 이 때 엑시톤이 갖는 양자상태를 더 잘 이해하는 것이 중요하다.

이 엑시톤은 에너지 폭이 매우 좁은, 결맞음성이 높은 신호를 보이는데 초전도체, 초유체 등 특이한 물리 현상들도 결맞음성과 관련이 있다.

박제근 전 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 의미를 밝혔다.

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20일 김창룡 경찰청장 후보자 인사청문회
"박원순 사건, 청와대 보고 적절"
"공소권없음 조치 타당…실체적 진실 확인 못 해"
"피해자·피해호소인 용어 사실상 차이 없다"
김창룡 경찰청장 후보자가 20일 오전 서울 여의도 국회에서 열린 국회 행정안전위원회 경찰청장 후보자 인사청문회에서 여야 의원들의 질의에 답변하고 있다. ⓒ데일리안 홍금표 기자여야가 20일 국회에서 열린 신임 경찰청장 인사청문회에서 고(故) 박원순 서울시장의 성추행 의혹을 둘러싸고 격돌했다.

더불어민주당은 의혹과 관련해 △박 전 시장의 피소 사실을 청와대에 보고한 것이 적절했다는 점 △피의자가 사망한 경우 수사 자체가 불가능하다는 점에 주목했다.

미래통합당은 △피의자 사망으로 사건이 '공소권없음' 종결되는 것과 별개로 고위공직자의 비위와 관련된 데다 국민적 관심사인 만큼 관련 수사는 계속되어야 한다는 점을 강조했다.

김창룡 경찰청장 후보자는 "실체적 진실을 밝히는 것이 중요하지만 법령이나 규정상 경찰이 할 수 있는 역할의 범위 안에서 이뤄져야 한다"며 원론적인 입장만을 밝혔다. 성폭력 범죄 등에 관한 특례법 위반으로 사건을 수사할 수 있는지에 대해선 "현행 법령상 허용되지 않는 걸로 알고 있다"고 선을 그었다.

민주당, 수사상황 유출 논란 의식…"청와대 보고는 적절"
"'공소권 없음'에도 추가 수사한 이춘재건과도 달라"


첫 질문자로 나선 한병도 민주당 의원은 △박 전 시장의 피소 사실을 청와대에 보고한 것이 적절했는지 물었고, 김 후보자는 "사회 이목이 집중하는 중요사건 등에 대해서는 발생 단계에서 보고하는 걸로 내부 규칙에 규정되어 있다"고 답했다. 한 의원은 이에 "특히 고위공직자 비위 관계는 즉각 보고해야 한다고 생각한다. 보고가 안 되는 게 오히려 문제"라고 화답했다.

김민석 의원 역시 "정부조직법, 치안상황실 운영규정 등 취지에 비추어보면 각종 사건에 대해 청와대에 보고하도록 돼 있다"며 문제가 있다고 볼 순 없는 것이냐고 묻자 김 후보자는 "맞다"고 답했다.

김 후보자는 △이번 사안을 '공소권 없음'으로 조치하는 것에 대해서도 "타당하다"는 의견을 밝혔다.

김 후보자는 피해자가 있는데 피의자가 사망했다고 해서 일률적으로 '공소권없음' 수사 종결을 하면 피해 구제에 한계가 있을 수 있다'는 점을 지적하는 임호선 민주당 의원의 질문에는 "특별법 등을 통해 경찰이 피고소인이 없는 사건을 수사한다고 하더라도 최종적으로 경찰의 수사 내용이 실체적 진실에 부합하는지를 여부를 공적으로 확인할 수 없다"고 주장했다. 이어 "재판을 통해 사실관계를 확정해야 하는데 그 절차를 거칠 수 없기에 현재 법 규정 자체가 타당하다고 생각한다"고 밝혔다.

이해식 민주당 의원도 "검찰사건사무규칙 69조에 따르면 피의자가 사망했을 경우 '공소권 없음'으로 사건을 종결하게 돼 있다"며 공소권 없음에도 불구하고 추가 수사를 진행했던 이춘재 연쇄살인 사건과는 다르다는 점을 강조했다.

이 의원은 "살인사건을 예로 들면, 피해자는 존재하지 않지만 용의자나 피의자가 존재할 경우 수사를 진행한다. 피의자가 존재하지 않을 경우 수사 자체가 불가능하다"는 말에 "명백히 다른 것이죠"이라고 못을 박았다.

통합당·정의당 "실체적 진실 밝혀야…의지의 문제"
'피해호소인' 호칭도 논란…김창룡 "사실상 차이 없다"


반면 통합당과 정의당 등 야권은 △김 후보자의 '수사 의지'를 캐물었다. '공소권 없음'과 관계없이 경찰청장이 의지를 가지고 수사를 한다면 실체적 진실을 밝힐 수 있다는 취지다.

김형동 통합당 의원은 김 후보자를 상대로 이 사건과 관련해 수사 의지가 있느냐고 세 차례에 걸쳐 물었다. 이 후보자는 "성폭력 범죄 등에 관한 특례법 위반으로 박 전 시장 사건을 수사할 의지가 있느냐"는 김 의원의 질문에 "현행법상 허용되지 않는 것으로 안다"며 불가 방침을 밝혔다.

정의당 이은주 의원은 "이춘재 연쇄살인 사건과 마찬가지로 실체적 진실 파악이 중요한 것"이라며 "공소권없음 의견으로 송치한다는 것과 이 사건 수사를 현 단계에서 중단한다는 것은 같은 의미냐"고 캐물었다.

이에 이 후보자는 "그런 것은 전혀 아니다. 경찰에서 수사를 중단한다는 입장을 표명한 적이 없는 것으로 안다"고 답했다.

이어 사건의 실체적 진실을 위해 계속 수사를 해야 한다고 재차 지적하자 이 후보자는 "실체적 진실을 밝히는 것은 중요하지만 법령이나 규정상 경찰이 할 수 있는 역할의 범위 안에서 이뤄져야 한다"며 "이춘재 사건도 용의자가 존재하지 않았다면 수사가 어려웠을 것"이라고 선을 그었다.

△피해자에 대한 호칭 논란에 대한 질문도 나왔다. 권영세 통합당 의원은 여권에서 '피해호소인'이라는 용어를 쓰고 있는 것에 대해 지적하며 "차이가 뭐라고 생각하느냐"고 물었고 김 후보자는 "사실상 차이가 없다고 생각한다"고 말했다.

권 의원은 "큰 차이가 없는데 굳이 피해호소인이라고 쓰는 이유가 무엇이냐"고 재차 물었고 김 후보자는 "제가 답변하는 것은 적절하지 않다고 생각한다"며 답을 피했다. 다만 "내부 규칙에 의하면 범죄 피해를 당했다고 신고한 사람에 대해서는 피해자라고 인정을 하고 그에 준해서 필요한 조치를 하고 있다"고 덧붙였다.

데일리안 이슬기 기자 ([email protected])

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