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양자다체 엑시톤 발견.. 양자정보통신 새로운 장

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작성자 후이예 작성일20-07-21 05:29 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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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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