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제 490호 2019년 01월 (2019-01-17)

창의선도 신진연구자 인터뷰 <24> ‘3차원 위상 반금속’ 아시나요

민홍기 물리천문학부 부교수

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‘3차원 위상 반금속’ 아시나요


민홍기

물리95-01
물리천문학부 부교수


-연구 주제가 무엇인지.
“제목이 ‘3차원 위상 반금속의 물성 연구’다. 구체적으로 말하면, 3차원 위상 반금속(혹은 준금속, semimetal)에서 위상적(topological) 특성이 전자의 상호작용에 어떤 영향을 주는지 이해하는 것이 연구의 목적이다. 전자와 빛, 전자와 불순물, 전자와 전자의 상호작용은 물성을 결정하는 데 중요한 역할을 하기 때문이다. 여기서 반금속이라 함은 금속과 비금속의 중간 성질을 가진 물질로서 차세대 신소재로 꼽히는 그래핀도 반금속의 성질을 가지고 있다.”

-위상은 수학적 개념 아닌가.
“최근 들어 물질에서 나타나는 위상적 특성이 물리학에서 중요한 이슈가 되고 있다. 위상수학의 개념을 물리학에 도입한 것으로, 2016년 노벨 물리학상은 물질의 위상학적 상태를 최초로 규명한 연구자들에게 수여되었다. 예를 들면 공과 박스는 모양이 다르다. 하지만 공 모양 점토가 있다고 했을 때 이를 연속적으로 변형함으로써 박스를 만들 수 있기 때문에 두 물체는 ‘위상적으로 같다’고 볼 수 있다. 한편, 공과 도넛처럼 구멍의 개수가 다르면 위상수학에서는 서로 다른 것으로 본다. 이 예시와 정확히 같은 의미는 아니지만 우리가 흔히 보는 물질에서도 이러한 위상적 특성이 나타날 수 있다.”

-연구 결과가 어떻게 활용될까.
“본 연구는 3차원 위상 반금속이 가진 위상적 특성을 살펴보고, 그 특성이 전자의 상호작용에 어떤 영향을 주는지 이해하는 데 기초를 제공하려고 한다. 우리가 일상에서 사용하는 전자 기기가 기본적으로 전자의 운동에 바탕을 둔다고 생각해 보면 궁극적으로는 3차원 위상 반금속에서 나타나는 전자의 특성을 이용해 소자를 개발하는 데 응용하는 것도 생각해 볼 수 있을 것이다.”

-과학을 전공하게 된 계기는.
“어릴 때부터 막연하게 과학자가 되고 싶다는 생각을 했다. 가장 큰 영향을 준 것은 중학교 때 우연히 읽게 된 칼 세이건의 ‘코스모스’였다. 물론 지금 천문학을 연구하고 있지는 않지만, 자연을 근원적으로 이해하는 것에 대해 깊이 있게 고민하게 만든 책이다. 지금도 가끔 타성에 젖어 생활하고 있다는 느낌이 들 때 그 책을 다시 꺼내 보곤 한다.”

-본 사업에 선정된 소감은.
“보통의 연구 과제는 단기간의 성과를 바탕으로 평가가 이뤄진다. 아무래도 중요하지만 오래 걸리거나 결과가 불확실한 주제보다는, 덜 중요하더라도 성과가 잘 나타나는 주제에 시간을 쓰는 경우가 많았다. 본 사업은 신진 연구자가 한 연구 주제를 장기간에 걸쳐 진행할 수 있도록 꾸준히 지원해 준다. 안정적으로 연구를 진행하는 데 큰 도움이 되고 있다.”


*민 교수는 모교 물리학부를 졸업하고 미국 텍사스 오스틴대에서 물리학 박사학위를 받았다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)와 메릴랜드대에서 박사후 연구원을 거쳐 2011년 모교에 부임했다. 그래핀 등 2차원 소재와 3차원 디랙 물질 등 응집물질물리학 분야를 연구하고 있다.



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