보도자료

포스코사이언스펠로 연세대 김근수 교수, 고온초전도의 비밀을 풀 “홀스타인 폴라론” 입자 발견

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김근수 교수

포스코청암재단 포스코사이언스펠로인 김근수 교수(연세대학교 물리학과) 연구팀이 물질의 고온초전도 (高溫超傳導)현상에 숨은 비밀을 밝혀줄 “홀스타인 폴라론” 입자를 발견했다.

 

홀스타인 폴라론은 물질 속 전자가 주변 원자를 강하게 끌어당겨 원자 배열의 왜곡을 동반하며 움직이는 합성 입자로. 1950년대 처음 예측되었고, 고온초전도나 태양전지 효율성 저하 등 여러 물리학 난제를 설명해 줄 열쇠로 기대되었으나, 지금까지 발견이 어려웠다.

 

김근수 교수 연구팀은 최근 초전도 현상이 보고된 2차원 물질인 이황화몰리브덴에 주목하고 이 물질 표면에 도핑된 전자를 분광학적 방법으로 정밀하게 측정한 결과 홀스타인 폴라론의 흔적을 발견하는데 성공하였다.

 

* 고온초전도 : 절대온도 영도(-273℃)에 가까운 저온 초전도와 비교하여, 임계온도가 100K(-173℃)의 비교적 높은 온도에서 초전도를 나타내는 현상

* 2차원 물질 : 얇고 유연하며 전기적 광학적 특성이 우수하여 차세대 반도체 소재로 주목받는 신물질

 

김근수 교수 연구팀은 초전도성이 나타날 때 폴라론 입자의 결합 세기가 점차 증가함을 밝혀내기도 하였는데, 이는 폴라론 입자와 초전도 현상간의 숨은 연관성을 규명함으로써 고온초전도 현상을 폴라론 간 결합으로 설명하는 이론 모델을 뒷받침하여 향후 후속연구가 더욱 기대 된다.

 

김근수 교수는 “2차원 물질의 제어 가능한 물성을 이용하여 중요한 합성 입자를 발견한 사례”라며, “고온초전도와 같은 물리학의 여러 난제를 규명하는 데 있어 중요한 단초를 제공할 것”이라고 이번 연구의 의의를 설명했다.

 

이 연구 성과는 포스코청암재단 포스코사이언스펠로십, 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(선도연구센터(반데르발스물질 연구센터, 센터장 임성일), 중견연구), 연세대 미래선도연구사업의 지원으로 수행되었으며, 세계적인 권위지 네이처 머티리얼스(Nature Materials)에 5월 28일 게재되었다.

 

포스코사이언스펠로십은 기초과학의 중요성을 새롭게 정립하는 사회적 분위기를 조성하고 노벨상 수상자 등 세계적인 과학자 배출을 위해 국내 대학, 연구소에서 기초과학을 연구하는 젊고 유능한 신진교수, 박사후과정(Postdoc), 박사과정생을 지원하는 사업으로, 포스코청암재단은 매년 수학·물리학·화학·생명과학분야의 기초과학 인재 70여 명을 선발하여 최대 3년간 연구에 전념할 수 있도록 지원해 오고 있다.