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[IT뉴스]"전자 멈춰"…물리학 난제 '전자 정체' 구현해 양자기술 실마리 확보

온카뱅크관리자

2026-03-20 17:07:31

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="VU6JRItW3b">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="55d39cd1b949ae820a28488c7011f88473f4b31c86a03a7ecbd0cde40a5e52f5" dmcf-pid="fuPieCFYzB" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽 위부터 연구 공동 제1저자인 이한오, 이철희 성균관대 물리학과 연구원, 공동 교신저자 김영국, 손병민, 박두선 교수, 경희대 장보규 교수. 성균관대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320170546118zwvx.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="9WdNoy71U9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320170546118zwvx.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽 위부터 연구 공동 제1저자인 이한오, 이철희 성균관대 물리학과 연구원, 공동 교신저자 김영국, 손병민, 박두선 교수, 경희대 장보규 교수. 성균관대 제공
           </figcaption>
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          <p contents-hash="d8274eef5b32097311dcae70adf5f67d7da24b8a504698f9817d9c8fcdceac03" dmcf-pid="4LsTlqe4zq" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 특수한 조건에서 전자가 교통 체증에 걸린 것처럼 멈춰 서는 현상을 서로 다른 두 가지 방식으로 동시에 구현하는 데 성공했다. 연구성과는 초전도 현상을 제어하는 미래 양자소자 설계 등에 응용될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="370b1a580dc1dba401be72aafa1f174ee8ad26d7e159d238d43eace233e514fb" dmcf-pid="8oOySBd8Fz" dmcf-ptype="general"> 성균관대는 김영국·박두선·손병민 물리학과 교수팀이 장보규 경희대 신소재공학과 교수팀과 함께 두 가지 원리로 전자가 멈춰 서는 현상을 한 물질 내에서 동시에 일으키고 원리를 규명하는 데 성공했다고 20일 밝혔다. 연구결과는 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.</p>
          <p contents-hash="07788356237794f0cbdb0e342b2f7ff7eef565b72e94fff6f53806eee0d50986" dmcf-pid="6gIWvbJ6F7" dmcf-ptype="general"> 금속 내부 전자들은 보통 고속도로 위의 자동차처럼 매우 빠르게 움직인다. 금속에서 전류가 잘 흐르는 이유다. 특수한 구조나 환경이 조성되면 전자가 제자리에 멈춘 것처럼 아주 느리게 움직인다. 물리학에서는 이를 '평평띠(flat bands)' 현상이라고 한다. 전자들이 움직이는 에너지와 속도 수준이 비슷한 구역에 몰리면서 가속이 잘 되지 않는 상태를 말한다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="725ff4665d9320b8e46a7eea4c98f940203191c81cf346f622aa2b83031370dc" dmcf-pid="PaCYTKiPzu" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전자의 움직임을 멈추는 두 가지 경로인 카고메 격자와 콘도 효과를 표현한 그림. 이터븀-크롬-저마늄(YbCr6Ge6) 특수 합금 구조(오른쪽 끝)에서는 두 유형의 전자 정체 현상이 동시에 발현되는 것으로 나타났다. 성균관대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320170547419qqll.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="2e9Q8DGhuK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/20/dongascience/20260320170547419qqll.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            전자의 움직임을 멈추는 두 가지 경로인 카고메 격자와 콘도 효과를 표현한 그림. 이터븀-크롬-저마늄(YbCr6Ge6) 특수 합금 구조(오른쪽 끝)에서는 두 유형의 전자 정체 현상이 동시에 발현되는 것으로 나타났다. 성균관대 제공
           </figcaption>
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          <p contents-hash="62b1ae290fdf02f3003d665d6b0650243c83330e5fb83d5b391db9a911ed3157" dmcf-pid="QNhGy9nQuU" dmcf-ptype="general">평평띠 현상이 일어나는 동안에는 전자들 사이의 영향력이 극대화돼 전기 저항이 0이 되는 초전도 등 다양한 양자 효과가 일어나기도 한다.</p>
          <p contents-hash="3770699cf2c74033d780780fc345010f4cdffaeb1281ae912d444b7f1febf828" dmcf-pid="xjlHW2Lx7p" dmcf-ptype="general"> 학계에서는 전자의 움직임을 멈추는 방법을 크게 두 가지 관점에서 탐구한다. </p>
          <p contents-hash="da04956fc26679c23e46bcc47c0d13a9fdef3029c8ceab340341322c9ae5d40a" dmcf-pid="yp8dMO1yz0" dmcf-ptype="general"> 먼저 원자들을 대나무 바구니 모양인 '카고메 격자' 모양으로 배치하면 전자가 길을 잃고 맴돌며 정체된다. 자석 성질을 가진 원자와 강하게 달라붙도록 해 전자가 마치 무거운 짐을 실은 것처럼 느리게 만드는 '콘도 효과' 방식도 있다. 그동안 카고메 격자와 콘도 효과는 서로 다른 물질에서만 나타난다고 여겨졌다.</p>
          <p contents-hash="cef11b07d645523ad6193e7cb1f6d7693d74bd9a572349b179bc1077b9c9305f" dmcf-pid="WU6JRItWz3" dmcf-ptype="general"> 공동연구팀은 이터븀-크롬-저마늄(YbCr6Ge6) 특수 합금에서 카고메 격자와 콘도 효과가 동시에 일어난다는 사실을 처음으로 발견했다. 좁은 미로에 갇힌 자동차가 짐까지 싣고 있어 멈춘 상황을 관측한 것으로 비유된다. </p>
          <p contents-hash="76456c24495403440e873f80879616588edb8f347c21951b786bb533cd4baef3" dmcf-pid="YrG31Qcn7F" dmcf-ptype="general"> 온도를 변화시키며 물질 내부를 자세히 들여다볼 수 있는 방사광가속기로 YbCr6Ge6 합금을 관찰한 결과 두 전자 정체 현상이 동시에 일어나며 물질의 양자 특성을 바꾸는 것으로 확인됐다.</p>
          <p contents-hash="aa78000ab3784234eb1455fd5d492f7fc6cddc24df88e567350f6c64b1d06e6b" dmcf-pid="GmH0txkLzt" dmcf-ptype="general"> 손 교수는 "따로 놀던 두 가지 물리학적 원리를 하나의 무대 위로 불러 모은 것과 같다"며 "멈춘 전자들을 원하는 대로 조절한다면 열 발생이 없는 컴퓨터나 수만 배 빠른 양자 소자를 만드는 것도 가능하다"고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="7858c214ae95ee1966aa719c9731f1378c2d9e42e0350212bc882f60fb302e0a" dmcf-pid="HsXpFMEoF1" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1038/s41467-026-70958-3</p>
          <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="XOZU3RDg05" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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