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| 왼쪽부터 숭실대 물리학과 이동렬 교수, 김국태 박사(포항가속기연구소 연구원), 박세영 교수(제공: 숭실대) |
숭실대학교(총장 이윤재) 물리학과 이동렬 교수와 박세영 교수 연구팀이 국제 공동연구를 통해 전기적 나노 소용돌이 구조에서 초고속 나노 음향파가 생성되는 새로운 원리를 세계 최초로 규명했다고 밝혔다.
이번 연구 성과는 물리학 분야 세계적 권위의 학술지인 『Nature Physics』에 6월 17일 온라인 게재됐다. 게재 논문 제목은 ‘Nanoscale strain wave generation by a piezoelectric grating from polar vortices’이다.
이번 연구는 포항가속기연구소 XFEL 연구팀과 미국 캘리포니아대학교 버클리캠퍼스의 라메시(R. Ramesh) 교수 연구팀이 함께 참여한 국제 공동연구로 수행됐다. 이동렬 교수와 박세영 교수, 라메시 교수는 공동 교신저자로 연구를 주도했으며, 포항가속기연구소 김국태 박사(숭실대 물리학과 학사·박사 졸업)가 제1저자로 참여했다. 또한 물리학과 차부현 대학원생이 공저자로 참여했다.
이번 연구의 핵심은 분극 소용돌이 구조가 단순히 파동을 전달하는 역할에 그치지 않고, 외부에서 전달된 충격파를 새로운 형태의 나노 음향파로 변환한다는 사실을 세계 최초로 확인한 점이다.
또한 생성되는 음향파의 형태가 나노 구조의 배열에 따라 달라질 수 있다는 점도 밝혀냈다. 이는 나노미터 크기의 구조를 활용해 원하는 형태의 음향파를 설계하고 제어할 수 있음을 보여주는 중요한 결과다.
이러한 연구 결과는 새로운 양자 소자 개발과 연결될 가능성에도 주목받고 있다. 특히 나노미터 크기의 음향파를 자유롭게 생성하고 제어할 수 있다면, 이를 통해 원하는 방식으로 양자 소자를 제어하는 새로운 기술 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이는 초전도 기반 양자컴퓨터, 양자통신, 초고속 정보처리 장치 등 차세대 기술의 기반 연구로 이어질 가능성을 보여준다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업 및 대학중점연구소지원사업의 지원을 받아 숭실대 기초과학융합연구소(소장 이윤상)를 중심으로 수행됐다.
