스킵네비게이션

○강 연 일 : 2018년 8월 10일(금)

○강 연 자 :  양 찬 호교수(한국과학기술원, 격자결함 제어연구단)

그림 1 한국과학기술원 양찬호 교수팀이 제작한 위상 격자결함 메모리

○ 연구배경

인류 사회의 번영과 발전을 위해서는 새로운 개념의 물질들이 지속적으로 창출되어야 하고, 이러한 첨단에 있는 기초학문분야가 응집물질물리학(condensed matter physics)이다. 고온초전도체, 탄소나노튜브, 그래핀, 초거대자기저항 물질의 발견은 다양한 응용 잠재력을 내어 놓았고, 새로운 학문분야를 탄생시켰다.

원자수준의 정확도로 증착되어지는 얇은 박막은 새로운 물성을 탐구할 수 있는 유용한 수단을 제공한다. 켜쌓기(epitaxial) 박막 합성을 통하여, 인위적인 격자(artificial lattice) 생성, 준-안정된(metastable) 구조 합성, 압축/인장 변형(strain)에 의한 물성의 변조, 차원제어 양자효과 탐구 등의 연구를 수행할 수 있게 한다. 자기센서에 쓰이는 거대자기저항이나 스핀밸브와 같은 신개념의 소자까지 예를 들지 않더라도 현재 반도체 메모리를 위시한 전자공학의 산물들은 대부분 박막이라는 형태를 통해서 구현된다. 얇은 박막에서 나타나는 현상들은 양자역학 및 상대성이론 등의 현대 물리학적 기초지식에 기반하여 디자인 및 해석되어 질 수 있다.

최첨단의 응용연구는 첨단 기초연구에 항시 기반하고 있다. 물리학은 인류 영역의 첨단에 위치한 학문분야로서 무궁한 창의성과 호기심의 근간이 된다.

○ 강연 소개

  상대성이론과 양자역학을 위시한 현대물리학의 발전은 인류의 물질세계에 대한 이해를 현격히 깊게 하였으며, 철학적 사고의 틀을 바꾸어 놓았다. 절대적 시공간 개념은 수정되었고, 고전역학이 제시하는 결정론적 세

계관의 파기가 불가피해졌다. 익숙하기에 너무나 당연해 보이는 우리의 세상에 대한 인식법이 극한 상황에서 어떻게 수정되어야 할지 논의한다. 일견 황당해 보이는 예들을 통해 우리의 세계가 얼마나 아름답게 설계되

어 있는지 느껴본다.

또한, 이러한 기초 학문의 발전이 인류사회의 지속적 번영에 어떻게 기여했는지 알아본다. 존재와 가치를 직접적으로 느낄 수 있는 응집물질의 예를 들어본다. 마지막으로, 원자수준의 정확도로 얇게 만들 수 있는 전이금속산화물에 관한 기초적인 지식과 연구 방법론을 소개하고, 미래 신물질 연구의 비전을 공유한다. 물리학을 포함한 다양한 학문 분야에서 좋은 학자로 성장하기 위해 필요한 것들에 대해 함께 논의해 본다.

○ 연구팀 및 연구 소개

  양찬호 교수는 강유전성과 자성이 공존하는 다강체(multiferroics) 물질 연구에서 수월성을 보이고 있는 물리학자이다. 다강체는 전기적으로 자성을 조정하거나 자기적으로 전기적 성질을 교차 조정할 수 있는 신개념 물질로서 차세대 정보소자 및 에너지 응용에 쓰일 수 있어 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있는 첨단 분야이다.

양찬호 교수가 이끄는 한국과학기술원의 격자결함 제어연구단(Center for Lattice Defectronics)은 전이금속산화물 켜쌓기 박막을 합성하고 물성을 측정함으로써 고체 내에서 발현되는 다양한 질서와 상호작용 및 현상들을 탐구하고 있다. 기존의 응집물질물리학 연구가 고체 내부 전자의 거동에 집중되어 왔었다면, 연구단은 격자결함을 새로운 운반자로 간주하고 동역학적 성질과 운반자간의 상호작용 연구를 개척하고 있다. 인류의 지속적인 번영을 위해 필요하리라고 여겨지는 다양한 응용연구(고체산화물 연료전지, 저항변환 메모리, 뉴로모픽 컴퓨팅 등)가 격자결함에 기반을 두고 있기에, 물리학적 관점에서 수행되는 격자결함 기초연구는 큰 파급효과를 가져오리라 기대한다.