KAIST '훈트 금속' 새로운 존재 가능성 증명…새 '오비탈' 개수 확인

물리학과 한명준 교수팀, 특이 금속 상태 새 존재 가능성 최초 증명

초전도체, 양자 현상 분야 난제 해결 기대

[대전=뉴시스]훈트 상호작용 증가에 따른 금속의 성질 변화 양상을 보여주는 그림. 오비탈 양자 수 ‘2’에서도 약한 훈트 메탈 상태가 존재하는 것을 볼 수 있다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 물리학과 한명준 교수 연구팀이 특이한 양자상태인 '훈트 금속'의  새로운 존재 가능성을 최초로 증명했다고 1일 밝혔다.

  훈트 금속(Hund metal)은 독일의 물리학자 '프리드리히 헤르만 훈트(Friedrich Hermann Hund; 1896~1997)'의 이름을 딴 독특한 양자역학적 상태를 띠는 금속으로,  전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 현상을 나타내거나 외부 조건의 미세한 변화에도 물질이 크게 바뀌는 특성을 가진다.

일반적으로 알려진 전형적인 금속들은 '페르미 금속(Fermi liquid metal)'이라 부르며 이와는 성질이 뚜렷이 구분되는 특이한 금속 중 하나가 훈트 금속이다.

훈트 금속 상태는 원자 내에서 전자가 가질 수 있는 양자역학적 상태를 나타내는 '오비탈(orbital)'의 개수가 `3' 이상인 경우가 주로 연구돼 왔으며 그 값이 '2'인 경우에는 나타날 수 없다는 것이 일반론이었다.

한 교수팀은 이번 연구서 양자역학적 계산을 통해 오비탈 수가 '2'인 경우에도 훈트 금속이 발현될 수 있다는 것을 이론적으로 증명, 기존 통념을 뒤바꿨다.

연구진은 통상적인 훈트 금속보다 신호가 약하다는 점에서 이를 '약한 훈트 메탈(weak Hund metal)'이라고 이름 붙인 뒤 훈트 금속과 관련 상태들을 이해하고 분류할 수 있도록 새기준을 제시했다.

이번 연구는 기존 상식을 뒤집는 결과일 뿐 아니라 지금까지 난항을 겪고 있던 해당 연구들에 새로운 돌파구를 제시할 수 있다는 점에서 큰 주목을 받고 있다.

KAIST 물리학과 이시헌 연구원이 제1 저자로 참여하고 미국 브룩헤이븐 국립 연구소(Brookhaven National Laboratory)의 최상국 박사와 함께 진행한 이번 연구 결과는 물리학 분야 최고 권위지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)' 온라인판에 지난달 17일 게제됐다.(논문명: Hund Physics Landscape of Two-Orbital Systems)

한명준 교수는 "이번 결과는 논문을 심사한 심사위원들조차 처음에는 받아들이기 어려워했을 만큼 획기적이다"면서 "관련 실험 데이터나 현상들을 이해하는 새로운 틀을 마련한 기초 이론 연구로 최근까지 학계서 어려움을 겪던 초전도와 관련된 여러 문제를 해결하는 토대가 될 수 있을 것"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]