포스텍출신 심지훈 박사 중페르미온 형성 비밀 풀어

　전자·통신제품에 주로 쓰이는 고온초전도 및 새로운 초전도체 제작에 중요한 단초를 제공할 수 있는 연구결과가 나왔다.

포스텍은 포스텍 물리학과 학부 및 석박사 출신의 심지훈 미국 럿거스대학 박사후연구원(물리학과)과 럿거스대 연구팀이 최근 금속화합물에서 전자가 1000배나 무거워지는 중페르미온(heavy fermion)의 형성 비밀을 풀었다고 2일 밝혔다.

이번 연구결과는 세계적 과학저널인 사이언스의 온라인판 ‘사이언스 익스프레스’ 1일자에서 공개됐다. 심 박사는 같은 이론을 적용해 플로토늄의 물성을 규명한 논문을 지난 3월 네이처에서 발표함에 따라 7개월 사이에 네이처와 사이언스에 잇달아 논문을 게재하는 쾌거를 올렸다.

포스텍에 따르면 심 박사는 극저온에서 일반 전자보다 유효질량이 100∼1000배 무거워지는 페르미온의 형성을 설명하는 이론을 제시했다. 이는 앞으로 고온초전도체 등 전자통신기기 개발에 주로 사용되는 금속복합화합물 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

페르미온은 전자 등과 같이 반정수 스핀을 갖는 기본 입자를 통칭하는 것으로 양자역학 법칙에 따라 동일한 입자가 같은 자리에 존재하는 것을 거부하는 성질을 갖고 있다.

여기서 중페르미온 전도체는 양자컴퓨터 등에 활용되는 고온초전도체와 성질이 유사한 것으로 알려져 고온초전도체 개발 연구와 함께 최근 활발하게 연구되고 있지만 중페르미온 물질계의 전자구조를 설명하는 데는 한계가 있었다.

심 박사는 동역학적 평균장 이론(DMFT:Dynamical Mean Field Theory)을 이용, 온도에 따른 중페르미온의 형성과정을 성공적으로 설명했으며 이를 통해 그동안 논란이 돼온 광전자 분광학에 대한 실험 등의 결과들을 성공적으로 재현했다.

포항=정재훈기자@전자신문, jhoon@