서강대 제공. © 뉴스1

서강대는 김현정 물리학과 교수 연구팀이 국제 나노과학기술분야 최고 권위지 가운데 하나인 '나노 레터스(Nano Letters)'에 최근 연구 성과를 게재했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 열을 전기로 바꾸는 대표적 열전물질이자 삼차원 위상 절연체로 알려진 '비스무트 셀레나이드'에서 들뜬 전자에 의한 결정 격자 움직임을 실시간으로 측정하는데 성공했다. 펨토초(1000조분의 1초) 레이저를 이용해 물질의 전자를 들뜨게 하고서 경북 포항가속기연구소의 4세대 X선 자유 전자 레이저인 'PAL-XFEL'을 활용해 결정 격자 움직임을 실시간으로 관찰했다.

연구팀은 "전하 운반체인 들뜬 전자의 농도에 따라 위상 절여체의 상전이 현상을 최초로 예측할 수 있었다"고 밝혔다.

이번 연구는 김 교수와 정현식 서강대 물리학과 교수, 포항가속기연구소 PAL-XFEL 연구팀, 심은지 연세대 교수, 미국 아르곤 국립연구소 연구팀, 미국 메사추세츠공대(MIT) 연구팀 등과 공동으로 수행됐다. 연구 성과는 나노 레터스의 지난 8일 온라인판에 게재됐다.

김 교수는 "X선 자유 전자 레이저의 매우 짧은 펄스를 이용해 물질의 움직임을 직접 관찰했다는 것에 의의가 있다"며 "상전이 현상에 대한 이론 연구와 차세대 방사광가속기와 X선 자유 전자 레이저 시설 이용 연구에서 각광받을 것으로 기대한다"고 밝혔다.


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