KPI뉴스 - 포항가속기연구소, 빛으로 물질의 상태를 초고속 제어하는 원리 세계 최초 규명

  • 흐림고창군24.3℃
  • 흐림태백20.5℃
  • 흐림보은24.4℃
  • 흐림군산25.9℃
  • 구름많음북강릉23.1℃
  • 흐림봉화22.4℃
  • 구름많음안동26.2℃
  • 구름많음충주26.0℃
  • 흐림정읍25.8℃
  • 구름많음성산25.2℃
  • 구름많음목포26.3℃
  • 구름많음순천22.3℃
  • 흐림고창24.8℃
  • 흐림동해24.0℃
  • 구름많음북부산25.8℃
  • 구름많음부산26.9℃
  • 구름많음서산25.3℃
  • 흐림제천23.0℃
  • 구름많음경주시25.6℃
  • 구름많음밀양27.7℃
  • 흐림원주25.9℃
  • 구름많음순창군25.7℃
  • 구름많음합천25.9℃
  • 구름많음해남25.0℃
  • 구름많음백령도23.8℃
  • 구름많음동두천25.6℃
  • 흐림대구28.8℃
  • 흐림부안25.8℃
  • 구름많음창원25.6℃
  • 흐림거창24.9℃
  • 구름많음완도25.0℃
  • 구름많음인제22.1℃
  • 구름많음남해24.5℃
  • 흐림영주23.7℃
  • 구름많음진주24.0℃
  • 흐림구미28.1℃
  • 구름많음강진군26.0℃
  • 흐림전주25.7℃
  • 흐림홍천24.7℃
  • 구름많음흑산도25.1℃
  • 흐림수원26.9℃
  • 구름많음진도군24.0℃
  • 맑음양산시25.8℃
  • 구름많음강화24.1℃
  • 구름많음울진24.0℃
  • 구름많음제주26.2℃
  • 흐림장수23.4℃
  • 흐림금산24.7℃
  • 구름많음강릉23.6℃
  • 구름많음영덕23.7℃
  • 흐림청주28.5℃
  • 흐림세종25.5℃
  • 흐림영광군25.3℃
  • 구름많음춘천24.7℃
  • 구름많음장흥24.9℃
  • 흐림양평26.3℃
  • 구름많음고흥23.5℃
  • 구름많음서귀포26.0℃
  • 흐림의성26.2℃
  • 흐림부여25.7℃
  • 구름많음북창원26.8℃
  • 구름많음파주25.0℃
  • 구름많음산청25.5℃
  • 구름많음남원25.7℃
  • 흐림홍성25.6℃
  • 흐림청송군25.3℃
  • 구름많음속초24.0℃
  • 흐림광주25.2℃
  • 구름많음철원24.6℃
  • 구름많음보령25.2℃
  • 구름많음인천27.5℃
  • 구름많음광양시25.7℃
  • 흐림정선군23.0℃
  • 구름많음고산24.5℃
  • 구름많음임실23.7℃
  • 구름많음북춘천24.2℃
  • 구름많음함양군24.5℃
  • 흐림서청주24.9℃
  • 흐림이천24.0℃
  • 구름많음보성군24.6℃
  • 구름많음의령군23.8℃
  • 흐림천안24.4℃
  • 구름많음통영25.5℃
  • 흐림문경24.1℃
  • 흐림울릉도25.2℃
  • 흐림상주25.3℃
  • 구름많음김해시25.9℃
  • 구름많음거제25.1℃
  • 흐림울산26.4℃
  • 흐림추풍령24.2℃
  • 구름많음영월22.5℃
  • 소나기서울26.2℃
  • 흐림영천26.0℃
  • 흐림대전26.6℃
  • 흐림대관령19.8℃
  • 구름많음여수26.4℃
  • 구름많음포항26.3℃

포항가속기연구소, 빛으로 물질의 상태를 초고속 제어하는 원리 세계 최초 규명

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2026-02-04 10:08:53
빛을 이용한 초고속 광유도 스마트 소재 제어 기술로 활용 기대
유사한 Mott 부도체–도체 전이 양자 물질군 적용 가능성 시사

포항가속기연구소는 천세환 박사 연구팀이 스마트 소재 이산화바나듐(VO2) 박막에서 기존의 상식을 뒤집는 숨겨진 광유도 초고속 상전이 경로가 존재함을 세계 최초로 규명했다고 4일 밝혔다.

 

▲ 포항가속기연구소 천세환 박사. [포항가속기연구소 제공]

 

이번 연구 성과는 물질 과학 분야의 국제적 권위를 지닌 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 온라인판에 게재됐다.

 

스마트 소재는 외부 환경 변화에 스스로 반응해 물리적 성질을 유용하게 변화시키는 적응형 소재로 의료·생명과학, 전자기기 및 에너지 저장 기술, 건축·환경 분야 등 다양한 산업에 활용될 수 있어 미래 산업의 핵심 기술로 주목받고 있다.

 

이산화바나듐(VO2)은 상온 근처 부도체에서 도체로 전기적 상전이를 보이는 스마트 소재로서 현재 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 전기적 상전이가 결정 구조 상전이와 같은 온도에서 발생해 그 물리적인 기작이 순수한 전자적 요인인지, 혹은 결정 구조 변화에 따른 것인지를 둘러싸고 수십 년간 논란이 이어져 왔다.

 

연구팀은 포항가속기연구소의 X-선 자유전자레이저(PAL-XFEL)와 3세대 방사광가속기(PLS-II)의 최첨단 실험 장치를 이용하여 빛으로 유도되는 구조적·전기적 상전이 현상을 정밀하게 연구했다.

 

특히 인장 변형이 가해진 이산화바나듐 박막에서 두 상전이가 수백 펨토초의 서로 다른 시간 간격을 두고 발생함을 밝혀냈다.

 

연구팀은 또한 전자들의 거동만으로 물질의 전기적 성질이 전기가 통하지 않는 상태에서 전기가 흐르는 상태로 갑자기 바뀌는 양자 현상(양자역학적 Mott 부도체–도체 전이)임을 밝혀냈다.

 

특히 시료에 인장 변형을 가함으로써 빛에 의해 유도되는 이러한 전기적 변화가 시작되는 시점을 조절할 수 있는 가능성도 함께 제시했다.

 

이번 연구 결과는 이산화바나듐뿐 아니라 유사한 Mott 부도체–도체 전이 양자 물질군에도 적용될 수 있음을 시사한다. 이러한 물질들을 기반으로 빛을 이용한 초고속 광유도 스마트 소재 제어 기술로의 활용이 기대된다.

 

포항가속기연구소 천세환 박사는 "포항가속기연구소의 첨단 실험 장치들을 유기적으로 연계해 활용할 수 있었기에 가능한 연구였다"며 "우리나라 연구진이 강점을 지닌 반도체 및 스마트 소재 기술과 최첨단 실험·측정 기술을 결합할 경우 시너지 효과를 통해 세계를 선도하는 연구가 가능함을 보여준 성과"라고 밝혔다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]