KPI뉴스 - KAIST 민범기 교수팀, 물리학계 통념 뒤집는 발견

  • 구름많음여수
  • 구름많음서귀포
  • 맑음서산
  • 맑음춘천
  • 맑음청주
  • 맑음상주
  • 맑음서청주
  • 박무창원
  • 맑음속초
  • 맑음장흥
  • 맑음부여
  • 맑음인천
  • 구름많음청송군
  • 맑음구미
  • 맑음고창군
  • 맑음목포
  • 맑음이천
  • 구름많음장수
  • 맑음강릉
  • 맑음포항
  • 맑음전주
  • 맑음추풍령
  • 맑음봉화
  • 맑음군산
  • 맑음천안
  • 맑음정선군
  • 맑음태백
  • 맑음진도군
  • 맑음파주
  • 맑음경주시
  • 맑음해남
  • 흐림수원
  • 맑음남원
  • 맑음김해시
  • 맑음정읍
  • 맑음밀양
  • 맑음울진
  • 맑음거창
  • 맑음강화
  • 구름많음안동19.5℃
  • 맑음진주
  • 맑음영월
  • 맑음순천
  • 맑음산청
  • 맑음광주
  • 맑음영덕
  • 맑음영광군
  • 맑음흑산도
  • 구름많음고산
  • 맑음고흥
  • 맑음양평
  • 맑음문경
  • 맑음제주
  • 맑음대구
  • 맑음광양시
  • 구름많음울릉도19.2℃
  • 맑음제천
  • 박무부산
  • 맑음북강릉
  • 맑음충주
  • 구름많음완도
  • 맑음북창원
  • 맑음남해
  • 맑음철원
  • 맑음부안
  • 맑음고창
  • 구름많음성산
  • 맑음홍천
  • 맑음북부산
  • 맑음의성
  • 맑음서울
  • 맑음보성군
  • 맑음강진군
  • 맑음동두천
  • 맑음대전
  • 맑음영천
  • 맑음원주
  • 맑음세종
  • 구름많음보령
  • 맑음홍성16.2℃
  • 맑음의령군
  • 맑음보은
  • 맑음통영
  • 맑음대관령
  • 맑음순창군
  • 맑음백령도
  • 맑음동해
  • 맑음북춘천
  • 맑음함양군
  • 맑음양산시
  • 맑음합천
  • 박무울산
  • 맑음임실
  • 맑음거제
  • 맑음인제
  • 맑음금산
  • 맑음영주

KAIST 민범기 교수팀, 물리학계 통념 뒤집는 발견

유충현 기자
기사승인 : 2025-10-02 07:38:21
'광자 시간 결정' 자발방출 증폭 입증…세계 최고 학술지 게재
기존 사이언스지 논문 뒤집어…양자컴퓨터 개발 가속화 전망

국내 연구진이 물리학계 기존 이론을 뒤집는 발견을 세계 최고 권위 학술지에 발표했다.

 

한국과학기술원(KAIST, 카이스트) 물리학과 민범기 교수 연구팀이 수행한 광자 시간 결정 자발방출 연구가 미국물리학회가 발행하는 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)' 최근호(9월 22일자)에 실렸다. 

 

피지컬 리뷰 레터스는 물리학 분야에서 가장 권위 있는 학술지 중 하나다. 아인슈타인의 상대성이론이나 수많은 노벨상 논문이 이 학술지를 통해 발표됐다. 이 저널에 논문을 게재하는 것만으로도 세계 최고 수준의 연구로 인정받는다. 이 연구는 미국물리학회 매거진 '피직스(Physics)'에서도 특집 기사로 다루는 등 학계의 주목을 받았다.

 

▲ 한국과학기술원(KAIST, 카이스트) 전경. [카이스트 제공]

 

광자 시간 결정은 물질의 성질을 매우 빠르게 변화시켜 빛의 에너지를 저절로 증폭시키거나 억제할 수 있는 인공 물질이다. 최근 여러 차세대 기술 분야에서 활용할 수 있는 핵심 소재로 주목받고 있다. 일반적인 원자들이 공간상에서 일정한 패턴으로 반복 배열되어 있다면, 이 물질은 시간에 따라 규칙적으로 성질이 바뀐다. 

 

2022년 사이언스(Science)지에 게재된 연구에서는 이런 물질 속에서 원자가 빛을 내뿜는 '자발방출' 현상이 특정 조건에서 완전히 사라질 것이라고 예측했다. 하지만 민 교수 연구팀이 이론적으로 규명한 결과는 완전히 반대였다. 자발방출이 사라지는 것이 아니라 오히려 증폭된다는 정반대 결과를 입증했다. 

 

연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 지금까지 알려지지 않은 완전히 새로운 현상도 예측했다. 일반적으로 원자는 에너지가 높은 '들뜬 상태'에서 낮은 '바닥 상태'로 떨어지면서 빛을 낸다. 그런데 광자 시간 결정 안에서는 원자가 바닥 상태에서 들뜬 상태로 올라가면서 동시에 빛을 내뿜는 역설적 현상이 일어날 수 있다는 것이다.

 

민 교수는 "이번 성과는 시간적으로 빠르게 변하는 환경에서 자발방출을 설명하는 기본 이론을 재확립한 것"이라며 "빛-물질 상호 작용 연구의 패러다임을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 전했다. 특히 차세대 양자컴퓨터 개발을 비롯해 고성능 레이저, 초정밀 센서 등 다양한 광학 기술 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

이번 연구는 KAIST가 주도하고 기초과학연구원(IBS), UC버클리, 홍콩과학기술대학 등이 참여한 국제 공동연구로 진행됐다. KAIST 내에서도 민범기 교수팀을 중심으로 재료공학과 신종화 교수, 기계공학과 전원주 교수, 물리학과 조길영 교수 등이 협력했다. 

 

KPI뉴스 / 유충현 기자 babybug@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]