- 연세대 김근수 교수팀, 고체와 액체 특성 동시 지닌 새로운 전자 상태 규명
- 2년 연속 네이처지 게재, 기초연구 지원의 중요성 입증
연세대학교 김근수 교수 연구팀이 세계 최초로 고체 물질 속에서 전자가 액체와 고체의 특성을 동시에 가진 '전자결정' 조각을 발견했다. 이번 발견은 고온초전도체와 초유체 현상 등 현대 물리학의 난제 해결에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부의 기초연구사업 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 '네이처(Nature)'에 10월 17일 게재됐다. 연구팀은 알칼리 금속을 첨가한 물질에서 특정 도핑 농도에서 액체와 고체의 성질을 동시에 갖는 전자결정 조각을 발견했다.
김근수 교수는 "이번 연구를 통해 짧은 거리의 배열만 존재하는 제3의 전자결정 상태를 인식하게 됐다"며 연구의 의의를 설명했다. 이는 기존의 이분법적 인식을 넘어선 새로운 발견으로 평가받고 있다.
연구팀은 방사광가속기와 각분해광전자분광 장치를 이용해 전자의 에너지와 운동량을 정밀 측정했으며, 미세한 전자결정 조각이 존재할 때 나타나는 독특한 불규칙성을 관측하는 데 성공했다. 이 불규칙성은 초유체의 특징과 유사한 것으로 나타났다. 주목할 만한 점은 이번 연구가 2021년 같은 연구팀의 선행 연구를 바탕으로 이뤄졌다는 것이다. 당시 연구팀은 알칼리 금속을 첨가한 물질에서 액체의 성질을 가진 전자 상태를 발견해 네이처지에 게재한 바 있다.
과기정통부 관계자는 "선행 연구의 성과가 후속 연구를 통해 심화·발전되어 자연 현상의 근원에 더욱 근접한 연구가 가능했다"고 평가했다. 이는 지속적인 기초연구 지원의 중요성을 보여주는 사례로 꼽힌다. 과기정통부는 내년 기초연구 지원 사업을 역대 최고 수준인 2.34조원 규모로 편성했으며, 조만간 구체적인 계획을 발표할 예정이다. 이를 통해 "지식의 탐색과 확장"이라는 기초연구의 본질적 목적을 달성하면서도 국내 연구생태계를 강화할 수 있을 것으로 기대된다.
