전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
사회 교육

속보

더보기

KAIST, 50년만에 스핀구름 존재 규명

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

금속·반도체 내 불순물 자성을 가리는 스핀 구름(콘도 클라우드) 입증
향후 차세대 양자정보 소자 개발에 활용 기대

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 50년 동안 입증되지 않아 논란이 있던 스핀 구름의 존재를 밝혀냈다. 향후 차세대 양자정보 소자 개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST가 물리학과 심흥선 교수 연구팀(응집상 양자 결맞음 선도연구센터)이 금속과 반도체 안에서 불순물의 자성을 양자역학적으로 가리는 스핀 구름의 존재를 규명하는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 

일본이화학연구소(RIKEN), 홍콩성시대학(City University of Hong Kong)과 공동으로 수행하고 KAIST 물리학과 심정민 박사과정 학생이 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처(Nature)' 3월 12일 자에 게재됐다. (논문명 : Observation of the Kondo screening cloud)

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 심흥선 KAIST 물리학과 교수, 심정민 박사과정. [사진=KAIST] 2020.03.12 swiss2pac@newspim.com

도체나 반도체 내의 잉여 전하는 주위 자유 전자들의 전하 구름에 의해 가려진다. 이와는 근본적으로 원리가 다르지만, 도체나 반도체 내 불순물이 스핀을 가질 때, 이 스핀은 주위의 자유 전자들에 의해 생성된 스핀 구름에 의해 가려진다고 알려져 있다.

콘도 효과 (Kondo effect)라고 불리는 이 현상은 충분히 낮은 온도에서 발현되는 양자역학적 현상으로 대표적 자성 현상이다. 콘도 효과의 여러 특성들은 대부분 규명됐으나 스핀 구름의 존재가 입증되지 않은 채 남아있었다.

지난 50년 동안 다양한 시도들이 꾸준히 있었으나 스핀 구름은 발견되지 않았고, 이에 따라 스핀 구름이 실제로 존재하는 것인가에 대한 논쟁이 있었다. 스핀 구름이 다양한 자성 현상에서 중요한 역할을 할 것으로 예측됐기 때문에, 스핀 구름을 발견하고 제어하는 것은 관련 학계에서 성배를 찾는 것과 같은 정도의 중요성으로 비유됐다.

심 교수 연구팀은 일본 이화학연구소와 홍콩성시대학의 연구진들과 공동 연구를 통해 콘도 스핀 구름을 최초로 발견했다. 발견한 스핀 구름의 크기는 마이크로미터(10-6 미터)에 달한다.

연구팀은 스핀 구름을 전기 신호를 이용해 관측하는 방법을 2013년에 선행연구로 제안한 바 있다. 이 선행연구에서는 전기장을 스핀 구름 내부에 가한 경우와 외부에 가한 경우에 각각 서로 다른 전류가 발생함을 예측했고, 이를 이용해 스핀 구름 공간 분포의 관측을 제안했다.

심 교수 연구팀의 제안에 따라 일본이화학연구소와 홍콩성시대학의 연구팀은 양자점을 이용해 반도체에 불순물 스핀을 인위적으로 생성하고, 생성된 불순물 주변에 서로 다른 여러 곳에 전기장을 인가할 수 있는 양자 소자를 제작하는 실험을 수행했다.

100mK(밀리켈빈)의 낮은 온도에서 관측된 소자의 전기 신호를 심 교수 연구팀에서 분석한 결과, 발견된 스핀 구름의 크기와 공간 분포는 이론 예측과 일치했고 그 크기는 수 마이크로미터(10-6 미터)로 확인됐다.

심흥선 교수는 "스핀 구름의 존재 입증은 학계의 숙원으로, 이번 연구에서 스핀 구름이 발견된 만큼 스핀 구름에 대한 후속 연구들이 활성화될 것으로 기대된다"라며 "스핀 구름을 전기적으로 제어해 미해결 자성 문제들을 이해하는 데에 활용할 수 있을 뿐 아니라, 스핀 구름의 양자 얽힘 특성을 기반으로 해 차세대 양자정보 소자를 개발할 수 있다"고 말했다.

이 연구는 한국연구재단의 기초과학 선도연구센터 지원사업의 지원을 통해 수행됐다.

 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
이승엽, 요미우리 코치로 새출발 [서울=뉴스핌] 김용석 기자 = 이번에는 한국이 아닌 일본프로야구(NPB) 도쿄돔이다. 지난 13일 이승엽은 자신의 SNS를 통해 "안 좋았던 건 가슴속에 다 묻고 원점에서 다시 시작한다. 많이 웃을 수 있도록 최선을 다한다"는 짧지만 묵직한 소회를 밝혔다. 두산 베어스 감독직 사퇴 이후 반년 만에 전해진 행선지는 친정팀 요미우리 자이언츠의 1군 타격 코치다. 이승엽 감독. [사진=두산] 지난 2년은 부침이 심했다. 2023년 두산 베어스 감독으로 부임하며 화려하게 현장에 복귀했지만, 결과는 냉혹했다. 2년 연속 포스트시즌 진출이라는 외형적 성과에도 불구하고, 경기 운영 능력에 대한 의구심과 성적 부진의 압박이 그를 자진 사퇴로 몰아넣었다. 그가 복귀지로 요미우리를 택한 이유는 명확하다. 요미우리는 그가 2006년 일본 이적 첫해 41홈런을 터뜨리며 정점에 섰던 곳이다. 동시에 아베 신노스케 현 감독과 함께 그라운드를 누비며 '야구의 기본'과 '성실함'의 가치를 공유했던 장소이기도 하다. 아베 감독이 그를 영입하며 강조한 단어는 '연습벌레'였다. 화려한 기술 전수보다, 야구를 대하는 태도와 철저한 자기 관리를 선수들에게 이식해달라는 주문이다.   fineview@newspim.com 2026-01-14 09:13
사진
'케데헌', 美 골든글로브 2관왕 [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 넷플릭스 애니메이션 영화 '케이팝 데몬 헌터스(케데헌)'가 미국 골든글로브 어워즈에서 2관왕을 차지했다. 11일(현지시간) 미국 로스앤젤레스 베벌리힐튼호텔에서 열린 제83회 골든글로브 어워즈에서 '케데헌'이 장편 애니메이션상을 비롯해 극중 가상 K팝 걸그룹 헌트릭스가 부른 '골든(Golden)'이 주제가상을 수상했다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 제83회 골든글로브 시상식에서 '케이팝 데몬 헌터스'(케데헌)로 애니메이션 작품상(장편 애니메이션)을 받은 크리스 애펠한스(왼쪽) 공동 연출자, 메기 강 감독(가운데) 등. [사진=로이터 뉴스핌] 2026.01.12 alice09@newspim.com 이날 '케데헌'은 애니메이션 '엘리오'와 '아르코', '주토피타2' 등을 제치고 장편 애니메이션상의 영예를 안았다. 메기 강 감독은 수상 후 "트로피가 정말 무겁다"며 "한국 문화에 뿌리를 둔 영화가 전 세계 관객과 공감할 수 있다고 믿어주셔서 감사하다"며 소감을 밝혔다. 전 세계적인 인기를 끈 '케데헌' 오리지널사운드트랙(OST) '골든'은 주제가상을 차지했다. 이는 '아바타: 불과 재' '위키드: 포 굿' '씨너스: 죄인들' '트레인 드림스'를 제치고 거둔 성과다. '골든'을 작곡한 가수 겸 작곡가 이재는 수상 결과에 눈물을 보이며 "어릴 때 아이돌이라는 꿈을 이루기 위해 10년 동안 노력했지만 뜻을 이루지 못해 좌절했다"며 "그 고통을 견디기 위해 음악에 매달렸고 결국 이 자리에 설 수 있었다"고 말했다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 가상 K팝 걸그룹 헌트릭스의 오리지널사운드트랙(OST) '골든'이 미국 골든글로브 어워즈에서 주제가상을 수상했다. '골든'의 작곡가 겸 가창자 이재(가운데). [사진=로이터 뉴스핌] 2026.01.12 alice09@newspim.com 이어 "사람들이 어려움을 극복하는 데 힘이 되는 노래의 일부가 됐다는 것이 감사하다. 나는 꿈을 이뤘다"며 한국어로 "엄마 사랑해요"라고 덧붙였다. 앞서 '케데헌'은 제83회 골든 글로브 시상식에서 장편 애니메이션상, 주제가상(헌트릭스 '골든'), 박스오피스 흥행 성과상까지 3개 부문 후보에 이름을 올렸다. 다만 후보에 올랐던 박스오피스 흥행상 수상은 불발됐다. 해당 부문은 '씨너스: 죄인들'이 차지했다. '케데헌'은 이번 2관왕으로 오는 3월 열리는 아카데미(오스카상) 수상 가능성에 힘이 실리게 됐다. 케데헌은 앞서 지난 4일 열린 '크리틱스 초이스 어워즈'에서도 장편 애니메이션상과 주제가상을 받으며 2관왕을 차지한 바 있다. 한국계 캐나다인 메기 강 감독이 연출한 '케이팝 데몬 헌터스'는 케이팝 슈퍼스타인 헌트릭스의 루미, 미라, 조이가 화려한 무대 뒤 세상을 지키는 숨은 영웅으로 활약하는 이야기를 담은 액션 판타지 애니메이션이다. 지난해 6월 20일 공개 이후 넷플릭스 사상 최초 3억 누적 시청수를 돌파하며 영화·시리즈 통틀어 역대 1위를 차지했다. alice09@newspim.com 2026-01-12 14:16
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동