KAIST,'훈트 금속'의 새로운 존재 가능성 증명

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훈트 상호작용 증가에 따른 금속의 성질 변화 양상을보여주는 그림
<훈트 상호작용 증가에 따른 금속의 성질 변화 양상을보여주는 그림>

한국과학기숳원(KAIST·총장 이광형)은 한명준 물리학과 교수팀이 '훈트 금속'이라고 알려진 특이 양자 상태의 새로운 존재 가능성을 최초로 증명했다고 1일 밝혔다.

훈트 금속은 전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 현상을 나타내거나 외부 조건의 미세한 변화에도 물질이 크게 바뀌는 특성을 가져, 기존 반도체 소재를 뛰어넘는 응용 가능성으로 주목받는 차세대 신물질이다.

미국 이론 물리학자들에 의해 최초로 그 개념이 제시된 이래, 미국과 유럽 학자들의 주도하에 지난 10여 년간 활발한 연구가 이뤄지고 있다.

특별히 이 금속 상태는 원자 내에서 전자가 가질 수 있는 양자역학적 상태를 나타내는 '오비탈(orbital)' 개수가 3 이상인 경우가 주로 연구돼왔으며, 그 값이 2인 경우에는 나타날 수 없다는 것이 상식으로 여겨졌다.

이번 연구는 이와 같은 기존의 통념을 뒤엎는 것으로, 연구진은 오비탈 수가 2인 경우에도 훈트 금속이 발현될 수 있다는 것을 이론적으로 증명했다. 연구진은 통상적인 훈트 금속보다 그 신호가 약하다는 점에서 이를 '약한 훈트 메탈(weak Hund metal)'이라고 이름 붙였으며, 더 나아가 훈트 금속과 관련 상태들을 이해하고 분류하는 기준을 새롭게 제시했다.

이는 기존의 상식을 뒤집는 결과일 뿐 아니라, 지금까지 난항을 겪고 있던 많은 관련 연구들에 새로운 돌파구를 제시할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있다.

한명준 교수는 “이번 결과는 논문을 심사한 심사위원들조차 처음에는 받아들이기 어려워했을 만큼 획기적”이라며 “관련 실험 데이터나 현상들을 이해하는 새로운 틀을 마련한 기초 이론 연구로서, 최근까지 학계가 어려움을 겪고 있던 초전도와 관련된 여러 문제를 해결하는 토대가 될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com