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
전현무, 순직 경찰관 관련 발언 사과 [서울=뉴스핌] 최문선 기자 = 방송인 전현무가 순직한 경찰관을 언급하는 과정에서 부적절한 표현을 사용해 사과했다. 23일 전현무의 소속사 SM C&C는 입장문을 내고 "해당 방송에서 사용된 일부 표현으로 인해 고인과 유가족분들께 상처를 드린 점에 대해 무거운 책임을 느끼고 있다"며 "어떠한 맥락이 있었더라도 고인을 언급하는 자리에서 더욱 신중했어야 했다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 방송인 전현무. leehs@newspim.com 소속사 측은 "전현무는 출연자의 발언을 정리하는 과정에서 일부 단어를 그대로 언급했고, 표현의 적절성을 충분히 살피지 못했다"며 "그로 인해 고인에 대한 예를 다하지 못한 점을 무겁게 받아들이고 있다"고 해명했다. 이어 "고인과 유가족분들께 진심으로 사과드리며, 시청하며 불편함을 느끼셨을 분들께도 죄송하다는 말씀을 드린다"며 "보다 엄격한 기준과 책임감을 갖도록 내부적으로 점검하고 재발 방지에 만전을 기하겠다"고 덧붙였다. 이번 논란은 디즈니 플러스 예능 프로그램 운명전쟁49 2화 방송에서 불거졌다. 해당 회차에서는 무속인들이 과거 사건을 언급하며 사인을 추리하는 장면이 담겼고, 이 과정에서 전현무가 고(故) 경찰관의 사인을 설명하며 비속어를 사용해 비판을 받았다. 논란이 된 발언은 2004년 흉기에 찔려 순직한 고(故) 이재현 경장을 언급하는 과정에서 나왔다. 고인은 당시 서울 서부경찰서 강력반 형사로 근무하던 중, 마포구의 한 커피숍에서 폭력 사건 피의자를 검거하려다 범인이 휘두른 흉기에 찔려 숨졌다. 방송 이후 시청자들 사이에서는 순직 경찰관과 관련된 사안을 예능적 맥락에서 다루는 데 대한 문제 제기와 함께, 표현의 부적절성을 지적하는 비판이 이어졌다. moonddo00@newspim.com 2026-02-24 08:52
사진
음주운전 부장판사 감봉 3개월 징계 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 서울중앙지법 소속 현직 부장판사가 음주운전으로 감봉 처분을 받았다. 23일 법조계에 따르면 대법원은 지난 3일 서울중앙지법 A 부장판사에게 감봉 3개월 징계를 내렸다. A 부장판사는 지난해 12월 13일 오후 3시 1분께 면허 정지 수준인 혈중알코올농도 0.071% 상태로 중랑구 사가정역 근처 한식당에서 약 4㎞가량 승용차를 운전하다 적발된 것으로 알려졌다. 대법원은 "법관으로서의 품위를 손상하고 법원의 위신을 떨어뜨렸다"고 했다. A 부장판사는 현재 서울중앙지법 민사 재판부에 소속돼 있다. 서울중앙지법 소속 현직 부장판사가 음주운전으로 감봉 처분을 받았다. 서울 서초동 서울중앙지법. [사진=뉴스핌DB] hong90@newspim.com 2026-02-23 09:29
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