부산대(총장 최재원)는 이재광 물리학과 교수팀이 최우석 성균관대 물리학과 교수팀, 최시영 포항공대 신소재공학과 교수팀과 공동으로 산화물 내에서 강유전성(전기 신호에 따라 극성이 바뀌는 성질)을 원자 수준까지 정밀 제어할 수 있는 새로운 원리를 규명했다고 2일 밝혔다.
새로운 원리는 물질 내 '포논(phonon)'이라는 미세한 격자 진동을 분리해 개별적으로 움직일 수 있게 한 '분리(decoupling) 메커니즘'이다.
물질 내 격자(원자들이 공간 속에서 규칙적으로 반복되는 배열)는 정지 상태가 아니라 마치 서로 스프링으로 연결된 듯 진동한다. 이러한 격자 진동을 물리학에서는 '포논'이라 부른다. 지금까지는 이 포논들이 서로 얽혀 움직이기 때문에 개별적으로 제어하기 어렵다고 생각했다.
공동연구팀은 분리 메커니즘을 이론과 실험으로 밝혀냈다.
특히 강유전체 물질 내 포논은 '강유전성'과 관련 있다. 따라서 강유전체에 포논을 정밀 제어하면 전기적 성질도 원하는 대로 조절할 수 있다. 향후 차세대 양자 트랜지스터, 초고밀도 메모리, 인공지능(AI) 소자 개발 등에서 활용이 기대되는 이유다.
이재광 교수는 “원자 수준까지 강유전성을 제어할 수 있는 새로운 형태의 포논 분리 메커니즘을 밝혀낸 연구 성과로, 향후 초고집적 양자소자 개발 연구에 핵심 이론이 될 것”이라고 말했다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
