국내 연구진이 빛으로 관측할 수 없는 고체 물질 속 ‘암흑 전자’의 존재를 세계 최초로 규명했다. 과학기술정보통신부는 김근수 연세대 교수팀이 미국·영국·캐나다 등 국제 공동연...
물질의 단위 구조에서 같은 종류의 원자 4개가 두 쌍으로 짝을 지어 대칭을 이룰 때 발생하는 전자 파동의 간섭무늬. 어둡게 나타나는 부분이 ‘상쇄간섭’의 결과로, 전자의 암흑 상태에 비유할 수 있다. 김근수 연세대 교수 제공과학기술정보통신부는 김근수 연세대 교수팀이 미국·영국·캐나다 등 국제 공동연구를 통해 고체 물질 속에서 ‘암흑 전자’의 존재를 처음 규명했다고 29일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 피직스’에 게재됐다.지금까지 발견된 암흑 상태의 전자는 원자나 분자에 존재했다. 수많은 연구자는 원자들이 규칙적으로 배열된 고체 물질 속의 전자는 워낙 복잡하고 다양한 상태로 존재하기 때문에 암흑 상태가 불가능할 것이라고 여겨왔다.연구팀은 2020년 같은 종류의 원자가 한 쌍으로 대칭을 이룰 때 발생하는 ‘양자간섭’을 연구했다. 이후 4년간 연구하면서 전자의 암흑 상태를 설명하는 모델을 고안했다.
연구팀은 고체 물질 속 전자가 암흑 상태로 존재할 수 있는 핵심 요인을 구성 원자들의 독특한 배열에서 찾았다. 고체 물질의 원자들은 미세한 단위 구조에 같은 종류의 원자 네 개가 두 쌍으로 짝을 지어 대칭을 이루면 전자 간 ‘상쇄간섭’이 발생한다. 이를 통해 빛 에너지, 편광, 입사 방향 등 어떠한 측정 조건으로도 관측할 수 없는 암흑 상태의 전자가 형성됨을 확인했다.
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