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
"애플 폴더블폰 테스트서 문제 발생" [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 =  애플이 첫 폴더블 아이폰의 엔지니어링 테스트 단계에서 예상 외 어려움을 겪으며 대량생산 및 출하 일정이 수개월 지연될 가능성이 제기됐다. 닛케이아시아는 7일(현지시간) 소식통을 인용해 폴더블 아이폰 초기 테스트 생산 과정에서 예상보다 많은 문제가 드러났다고 전했다. 닛케이아시아에 따르면 이 소식통은 폴더블 아이폰의 초기 테스트 생산 단계에서 예상보다 많은 문제가 발생해 이를 해결하고 조정하는 데 추가 시간이 필요하다고 설명했다. 최악의 경우 첫 출하가 수개월 늦어질 수 있으며, 이는 애플의 폴더블 기기 진입 전략에 차질을 줄 전망이다. 다만 블룸버그 통신은 이날 애플이 여전히 오는 9월 아이폰 18 프로와 프로 맥스와 함께 첫 폴더블 아이폰을 출시할 예정이라고 전했다. 다만 출시 시점이 확정된 것은 아니며 생산이 본격 가동되지 않은 상태로 6개월 여유가 있어 조정 가능성이 남아있는 것으로 알려졌다.  이날 소식에 애플 주가는 장중 5.1%까지 하락한 뒤 오후 거래에서 3% 가까이 떨어졌다. 미국 동부시간 오후 2시 27분 애플은 전장보다 2.88% 내린 251.41달러를 기록했다. 애플 로고 [사진=블룸버그통신] mj72284@newspim.com 2026-04-08 03:29
사진
민주, 경기지사 후보에 추미애 확정 [서울=뉴스핌] 박서영 기자 = 더불어민주당 6·3 지방선거 경기지사 후보로 추미애 의원이 7일 최종 확정됐다. 추 의원은 한준호 의원, 김동연 경기지사와 3인 본경선에서 과반을 득표하며 결선투표 없이 본선에 직행했다. 소병훈 중앙당 선거관리위원장은 이날 여의도 중앙당사에서 브리핑을 열고 "기호 2번 추미애 후보가 민주당 9회 지방선거 경기지사 후보자로 선출되었음을 선포한다"고 밝혔다. [서울=뉴스핌] 국회사진기자단 = 추미애 더불어민주당 경기도지사 경선후보가 1일 서울 양천구 SBS 목동 스튜디오에서 열린 더불어민주당 경기도지사 후보자 2차 TV 합동토론회에 참석해 시작을 기다리고 있다. 2026.04.01 photo@newspim.com 소 위원장은 "본경선에서는 최고 득표자가 과반 득표를 하였으므로 결선 없이 본경선 결과에 따라 최종 후보자가 확정됐다"고 말했다. 이날 후보자별 순위와 득표율은 별도로 공개되지 않았다. 본경선은 지난 5일부터 7일까지 사흘간 실시됐으며, 권리당원 투표 50%와 일반 국민 여론조사 50%를 합산하는 방식으로 진행됐다. seo00@newspim.com 2026-04-07 18:41
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