fnctId=bbs,fnctNo=2659 게시물 검색 검색하기 제목 작성자 RSS 2.0 총 게시글152 건 게시글 리스트 이재광 교수팀 Nature Chemistry 논문 게재 작성자 물리학과 조회 113 첨부파일 1 작성일 2024.08.29 층상형 전이금속 산화물 형성 메카니즘 규명 Nature Chemistry출판일: 2024년 8월 27일 소속: 부산대학교 물리학과성명: 김인환 석사 졸업 (현재 UT Austin 물리학과 박사과정), 이재광 교수 저자구분(주저자): 제1저자, 교신저자 【왼쪽부터 이재광 교수, 김인환 석사 졸업생】 [물리학과] 이재광 교수팀, 새로운 양자물질 탄생 비밀 풀어미래 양자물질 층상형 전이금속 산화물 형성 메커니즘 원자 수준 규명 물리학과 이재광 교수 연구팀은 성균관대·한국에너지공대와의 협력연구를 통해 새로운 양자물질로 활용 가능한 층상형 전이금속 산화물 형성의 메커니즘을 원자 수준에서 규명하였다. 일반적으로 전이 금속은 산소와 3차원 결합을 선호한다. 산소 6개와의 결합을 통해 3차원 팔면체 구조(octahedral structure), 산소 4개와의 결합을 통해 3차원 사면체 구조(tetrahedral structure)를 형성한다. 이에 비해 2차원 평면 구조 (planar structure)는 3차원 구조보다 불안정한 것으로 보고돼 왔다. 그럼에도 2차원 형태의 층상형 전이 금속 산화물은 초전도 발현의 근간으로 알려져 있다. 나아가 2차원 층상 구조에 따른 전이 금속 내 강한 자기 이방성(magnetic anisotropy)은 기존 산화물에서는 나타나지 않는 새로운 양자 특성들을 발현시킬 것으로 기대되어 왔다. 이에 에너지적으로 불안정한 2차원 층상형 전이 금속 산화물 형성 메커니즘을 규명하는 것은 층상 산화물에 기반한 새로운 양자물질 및 양자소자 개발에 핵심적인 연구 분야로 주목받고 있다. 이번 연구에서 이재광 교수팀은 전자구조 계산과 분자 동역학 시뮬레이션을 통해 2차원 형태의 층상 구조가 어떤 식으로 형성되는지, 원자 수준의 산소 원자들의 재배열과 에너지 분석을 통해 밝혀냈다. 연구에 참여한 성균관대 연구팀은 3차원 형태의 고품질 SrFeO2.5 에피 박막을 구현했고, 한국에너지공대 연구팀은 3차원 SrFeO2.5에서 2차원 형태의 층상 구조 SrFeO2로의 변화를 전자 현미경으로 실시간 이미징하였다. 연구팀은 3차원 구조 내 위와 아래 부분에 위치한 산소(apical oxygen)들이 평면에 위치한 산소(equatorial oxygen)들에 비해 상대적으로 쉽게 본래 위치에서 벗어난다는 것을 밝혔고, 이들이 다른 층 전이금속의 평면층으로 이동해 재배열을 통해 2차원 층상 구조가 형성됨을 관찰했다. 이러한 산소원자들의 다른 층으로의 이동과 평면층에서의 재배열이 반복되며 2차원 층상구조가 확장됨을 원자 수준에서 규명하였다. 이재광 교수는 “이번 연구는 전이금속 Fe(철) 기반 층상 산화물 형성 메커니즘을 원자 수준에서 규명한 것으로, 향후 Ti(티타늄), V(바나듐), Mn(망간), Co(코발트), Ni(니켈) 등 다른 전이금속 기반 층상 산화물 구현의 길을 제시했다. 이는 2차원 층상 산화물에 기반한 새로운 형태의 양자소자 개발에 핵심자료가 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 논문은 부산대 물리학과 김인환 석사 졸업생(현 UT Austin 물리학과 박사과정)이 제1저자, 이재광 교수와 성균관대 최우석 교수, 한국에너지공대의 오상호 교수가 공동교신저자로 수행해, ‘Monitoring the formation of infinite-layer transition metal oxides through in situ atomic-resolution electron microscopy(층상형 전이금속 산화물 형성 메커니즘 규명)’이라는 제목으로 국제학술지 『Nature Chemistry』 8월 27일자에 게재됐다.[층상형 산화물 전환 과정에서 산소 원자들 재배열 및 관련 에너지 계산] 논문 링크: ?논문링크 해당 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업의 지원을 받았다. 옥종목 교수, 2차원 구리 시스템 발견 및 메커니즘 규명 작성자 물리학과 조회 96 첨부파일 0 작성일 2024.08.19 물리학과 옥종목 교수는 부산대학교 나노과학기술대학 정세영 석좌교수팀, 카이스트 양희준, 김용관 교수팀 미시시피주립대학 김성곤 교수님팀과의 공동연구를 통해 2차원 구리에서 전자가 아닌 양공*이 지배적 수송자로 나타남을 보고하였다. *양공 (hole): 응집물질물리학에서 양공(陽孔, 영어: electron hole 일렉트론 홀[*]) 또는 정공(正孔)은 반도체 (혹은 절연체)에 대하여 (원래 전자로 채워져 있어야 됨) 원자가띠의 전자가 부족한 상태인 준입자이다. 양공은 이 전자의 부족으로부터 생기는 구멍(상대적으로 양의 전하를 가지고 있는 것처럼 보임)이다. 본 연구를 통하여 구리와 같은 금속 내에서 낱알 경계에서의 수송자 산란으로 인해 수송현상의 본질적인 특성이 가려져 있었으며 낱알 경계가 전혀 없는 2차원 박막을 성장하는데 성공함으로써 2차원 구리의 본질적 수송 특성은 양공에 의한다는 것을 입증하였다. 구리는 전자를 주 수송자로 가지는 대표적 물질이다. 보통 구리 내에는 입방 cm 당 약 1023개의 전자가 존재한다. 구리의 전자에 의한 수송은 높은 전기전도도와 낮은 저항을 제공하기 때문에 일반적인 우리 생활속에서 매우 중요한 도체로서 활용이 되어오고 있다. 그러나 이 구리가 수십 나노 두께가 되고 결정립계**가 완전히 제거되면 2차원적 특성을 보이면서 전자들이 양공의 특성을 보이게 된다. 우리가 알고 있는 것처럼 3차원의 구리에서는 단결정이거나 다결정이거나에 관계없이 전자가 주된 수송자가 된다. 그러나 박막이 200 nm 두께에 이르면 서서히 전자가 양공으로 바뀌게 되고 낮은 온도에서는 이러한 현상이 더욱 두드러지게 나타난다. 40 nm 두께 이하의 단결정 구리 박막은 95% 이상의 수송자가 양공이 된다. **결정립계: 다결정(polycrystalline)의 고체물질에서 물질을 구성하는 개별의 결정립들 사이의 계면 또는 경계. 결정립은 원자가 주기적으로 배열된 동일한 영역을 말하며 결정립계는 서로 다르게 배열된 두 결정립간의 경계에서 결정격자가 나란하지 않아 발생하는 2차원의 구조적 결함이다. 2차원 구리에서 양공이 지배적인 수송자가 되는 기원을 밝힌 이번 연구는 ‘Hole-Carrier-DominantTransport in 2D Single-Crystal Copper(2차원 단결정 구리에서 양공의 지배적 수송현상)’라는 제목으로 세계적인 재료과학 전문지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인판 18일자에 발표됐다. 이번 연구는 교육부의 핵심연구지원센터 조성지원사업, 과학기술정보통신부 및 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 진행되었다. 황춘규 교수, 교육부 「기반(인프라) 고도화 사업」 선정-세계 최고 성능 양자 반도체 통합 연구 시 작성자 물리학과 조회 358 첨부파일 0 작성일 2024.06.26 부산대, 교육부 「기반(인프라) 고도화 사업」 선정 세계 최고 성능 양자 반도체 통합 연구 시스템 구축- 물리학과 황춘규 교수(과제책임) 물리학 분야 유일 선정…5년간 국비 66.4억 원 투입- 세계 최고 수준 연구성과 창출 및 양자 반도체 핵심인력 육성해 국가적 연구역량 제고 기대□ 부산대학교(총장 최재원)는 교육부와 한국연구재단, 국가연구시설장비진흥센터가 대학의 첨단 연구개발(R D) 장비 도입 및 운영을 지원하는 「기반(인프라) 고도화 사업」 공모에 부산대 ‘신물질 양자현상 통합해석 연구지원센터’(과제책임자 황춘규·물리학과 교수)가 지난 21일 최종 선정됐다고 24일 밝혔다. □ 세계적 수준의 혁신적인 연구개발을 수행하기 위해서는 첨단 연구장비 구축 및 관리·운영이 필수적이다. 이를 일괄 지원하기 위해 올해 신설된 ‘기반(인프라) 고도화 사업’에 전국 대학 소속 연구소, 연구지원시설 중 부산대·서울대 등 총 9개 대학에 있는 10개 시설이 선정됐다. 선정 시설에는 연구개발장비 구축, 시설장비 운영 및 관리, 전담운영인력 육성을 위해 5년간 총 734억 원이 투입될 예정이다. ○ 이번에 선정된 과제는 물리학, 화학, 생명과학, 전기·전자, 의학 등 다양한 기술 분야로 구성돼 있다. 물리학 분야에서는 유일하게 부산대 신물질 양자현상 통합해석 연구지원센터가 선정돼 국비 66.4억 원을 지원받아 세계 최고 성능의 양자 반도체 통합 연구 시스템을 구축하게 된다. □ 최근 과학계에서 두 개의 큰 화두는 반도체와 양자다. 이들 분야의 첨단 연구 수행을 위해서는 새로운 양자 현상을 발현하는 반도체 물질의 이론적 디자인, 원자층 수준의 미세 제어를 통해 양자 반도체 물질 제작, 극한의 환경에서 발현되는 양자 현상 측정과 같은 디자인/구현/측정의 유기적 통합이 요구된다. ○ 이를 위해 부산대 신물질 양자현상 통합해석 연구지원센터(물리학과 강해용·박성균·옥종목·이재광·정윤철·진형진·황춘규 교수, 물리교육과 박철홍 교수)에서는 ‘극고분해능 2차원 전자 에너지 손실 분광기’와 ‘GPU기반 초고성능 컴퓨팅 클러스터’를 도입하는 등 세계 최고 성능의 연구 시스템을 구축해, 새로운 작동원리를 가지는 양자 반도체를 구현하고 이를 바탕으로 한 양자 컴퓨터로의 활용 가능성을 연구한다. ○ 이번 기반(인프라) 고도화 사업을 통한 세계 최고 성능의 양자 반도체 연구 시스템 도입은 연구 수월성 확보뿐만 아니라, 양자 기초 핵심연구의 거점을 구축함으로써 지역 연구자 및 신진 연구자를 위한 연구 보편성 확보도 가능케 할 전망이다. - 이는 12대 국가전략기술 중 양자와 반도체 기반 전략기술에 대한 원천기술뿐만 아니라, 글로벌 퀀텀 콤플렉스와 파워반도체 클러스터 같은 부산시 전략과제에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 황춘규 교수팀, 상온 비선형 홀 효과 실현 및 원리 규명 작성자 물리학과 조회 230 첨부파일 0 작성일 2024.05.28 황춘규 교수팀, 상온 비선형 홀 효과 실현 및 원리 규명상온 양자 신소자 개발 및 응용 가능성 제시 물리학과 황춘규 교수 연구팀은 숭실대 박세영 교수팀, 한국과학기술연구원(KIST) 장차운·류혜진 박사팀과 함께 한·미 국제 공동연구를 통해 상온 양자 반도체 소자로 활용할 수 있는 상온 비선형 홀 효과*를 실현하고 세계 최초로 그 발생 원리를 규명했다. * 홀 효과: 전기장 및 자기장이 물질 내에 가해질 때 물질 내 전자의 흐름이 특정 방향으로 편향되면서 전압이 발생하는 현상.이번 연구의 배경이 되는 ‘홀 효과’는 1879년 에드윈 홀이 발견한 현상이다. 전기장과 자기장이 함께 물질에 가해질 때, 전자의 흐름이 특정 방향으로 편향돼 전류와 자기장의 방향에 수직하게 전압이 발생하며, 이를 통해 전하 운반자 종류와 밀도 같은 고체 물질 내의 기본적 정보를 알아낼 수 있다. 이후 양자역학의 발전과 함께 홀 효과에 대한 연구는 비약적인 발전을 이뤄 왔다. 외부 자기장 없이도 자석 물질의 자화로 인해 발생하는 ‘비정상 홀 효과’뿐만 아니라, ‘양자 홀 효과’, ‘스핀 홀 효과’ 등과 같은 다양한 홀 효과들이 발견돼 새로운 패러다임의 소자 개발 가능성이 제시되고 있으며, 홀 효과는 고체 물리학의 중요한 분야 중 하나로 지속적인 연구가 진행되고 있다. 최근 물질 내부의 자성뿐만 아니라 외부 자기장이 없음에도 불구하고 홀 효과가 발생할 수 있음이 관찰됐으며, 이를 '비선형 홀 효과'라고 한다. 이 새로운 전자 수송 현상은 극소수의 연구에서 보고된 바 있으나, 발생 원리를 설명하는 연구 결과와 더불어 소자 활용의 측면에서 가장 필수적인 상온에서 발현되는 비선형 홀 효과에 대한 연구 결과 또한 아주 극소수만 보고됐다.연구팀은 위상학적 준금속인 NbIrTe₄라는 물질로 이차원 소자를 제작해 비선형 홀 효과를 실현했으며, 저온에서 상온까지 온도를 변화시켜도 비선형 홀 효과가 유지되나 그 방향은 바뀔 수 있음을 발견했다. 전자 구조에 대한 실험과 이론적 계산을 통해 베리 곡률* 쌍극자**가 비선형 홀 효과의 발생 및 제어 원리임을 밝혀냈다.* 베리 곡률: 위상 현상을 기술하는 기하하적 개념으로, 홀 효과 측면에서는 자기장과 같은 역할을 하며 물질내 전자 궤도와 밀접하게 관련된 물리량. ** 베리 곡률 쌍극자: 물질 내의 비평형적인 결정 구조로 인해 베리 곡률의 비대칭적인 분포됨에 따라 발생하는 극성과 관련된 물리량.【왼쪽부터 교신저자 황춘규 교수, 제1저자 이지은 박사】이번 연구로 비선형 홀 효과가 이론적으로만 연구돼 왔던 베리 곡률 쌍극자와 관련된다는 직접적인 증거를 제시했다. 더 나아가 상온에서도 비선형 홀 효과가 발현될 수 있는 새로운 물질을 발견해 응용 가능성을 극대화시켰다는 점에서 매우 의미가 있다. 또한 베리 곡률 쌍극자 제어를 통한 전자 수송 현상 제어 방법론을 제시함으로써, 새로운 패러다임의 양자 신소자 개발 및 응용 가능성을 열었다.제1저자인 물리학과 이지은 박사는 “이번 연구는 상온 비선형 홀 효과를 가진 신물질을 발견하고 그 발생 원리를 직접적으로 제시함으로써, 역으로 상온 홀 효과를 가진 물질에 대한 힌트를 제시할 수 있을 뿐만 아니라 양자 물리량을 제어하는 새로운 양자 기술 분야에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이지은 박사는 부산대 물리학과에서 학사와 석사·박사과정을 모두 이수하고, 현재 미국 로렌스 버클리 국립연구소에서 박사 후 연구원으로 연구를 지속하고 있다.이번 논문은 부산대 물리학과 이지은(제1저자) 박사와 황춘규(공동교신저자) 교수가 숭실대의 박세영(공동교신저자) 교수, 한국과학기술연구원(KIST)의 장차운(공동교신저자) 박사, 류혜진(공동교신저자) 박사와 공동으로 수행한 ‘스핀 궤도 갈라짐*에 의해 발생된 NbIrTe₄에서의 비선형 홀 효과(Spin-orbit-splitting-driven nonlinear Hall effect in NbIrTe₄)’라는 제목으로 국제 학술지 『Nature Communications』 5월 10일자에 게재됐다. - 논문 링크: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47643-4* 스핀 궤도 갈라짐: 전자의 스핀과 궤도 운동 사이의 상호작용으로 전자가 특정 에너지 준위에서 더 높거나 낮은 두 개의 서로 다른 상태로 분리되는 현상. 해당 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구실지원사업과 중견연구자지원사업, 교육부의 핵심연구지원센터 조성지원사업의 지원을 받아, 부산대와 미국 로렌스 버클리 국립연구소, 국내 한국과학기술연구원(KIST)과 숭실대가 공동으로 진행했다. * 상단 연구이미지: NbIrTe₄의 비선형 홀 효과와 전자 구조 내의 베리 곡률 쌍극자[Abstract]The conventional Hall effect refers to the generation of a Hall voltage when both an electric and magnetic field are applied to materials. With the advent of quantum mechanics, the scientific community has highly been interested in various Hall effect such as anomalous Hall effect, spin Hall effect, and quantum Hall effect. In this study, we report a new type of Hall effect, nonlinear hall effect, which emerges in non-magentic materials even in the absence of an external magentic field. Our research reveals a sign-reversing nonlinear Hall effect, persisting room-temperature. This phenomena is attributed to the Berry curvature dipole induced by spin-orbit-split bands, as diretly confirmed by our experimental and theroretical anlaysis. This work not only provides insight into room-temperature nonlinear Hall effect materials and offers a pathway towards controlling a new quantum mechnical quantity with possibilities for the development of innovative quantum devices.* Reference (Pusan National University)- Authors: Ji-Eun Lee, Prof. Choongyu Hwang (Department of physics)- Title of original paper: Spin-orbit-splitting-driven nonlinear Hall effect in NbIrTe₄ - https://www.nature.com/articles/s41467-024-47643-4 - Journal: Nature communications- DOI: 10.1038/s41467-024-47643-4 이재광 교수, 부산과학기술상 - 과학상 수상 작성자 물리학과 조회 334 첨부파일 0 작성일 2024.04.03 부산과학기술상 이재광·박상후·안윤영각각 과학·공학·과학교사상안세희 기자 ahnsh@kookje.co.kr | 2024.04.01 20:14??부산과학기술협의회가 올해 부산과학기술상 수상자로 ▷과학상 부산대 이재광(물리학) 교수 ▷공학상 부산대 박상후(기계공학부) 교수 ▷과학교사상 부산국제고 안윤영 교사를 선정했다.왼쪽부터 이재광, 박상후, 안윤영.1일 부산과학기술상 심사위원회(위원장 조영래 부산대 교수)는 지난달 29일 심사를 진행한 결과 과학상 부문에 이 교수, 공학상 부문에 박 교수를 각각 선정했고, 안 교사를 과학교사상 수상자로 뽑았다고 밝혔다. 이 교수와 박 교수는 부산과학기술상과 함께 각각 상금 1000만 원씩, 안 교사는 상과 함께 500만 원의 상금을 받는다.이 교수는 복잡다양한 양자현상의 발현 메커니즘을 원자 수준에서 규명하고, 이를 기반으로 리튬이론 배터리, 촉매, 접합계면 최적화 응용성을 제시한 연구 논문이 높은 평가를 받았다. 박 교수는 나노스케일 정밀도를 가진 초정밀 3차원 적층제조 공정기술 국내 첫 구현 연구를 비롯해 SCI급 논문 134편과 등록특허 56건에 이르는 왕성한 연구활동으로 수상의 영광을 안았다. 안 교사는 학교 과학동아리 지도와 일반 과학대중 강연 강사로도 적극 나서는 등 지역 과학교육 발전과 과학문화 확산에 큰 기여를 한 점을 호평받았다.부산과학기술상은 부산시와 부산과학기술협의회가 지역 과학기술인력의 연구 의욕을 고취시켜 지역 과학기술 발전을 선도하기 위해 2002년부터 매년 시행 중이다. 이번 부산과학기술상 시상식은 ‘2024년 부산과학축전’ 행사 일환으로 오는 13일 오전 10시 부산 해운대구 벡스코 제1전시장 특별무대에서 열릴 예정이다. 원자 수준 양자물질 연구…지역 핵심인력 육성이 꿈”부산과학기술상 수상 소감- 과학상 이재광 부산대 교수안세희 기자 ahnsh@kookje.co.kr | 2024.04.01 19:18??먼저 부산의 훌륭한 과학인들에게 주어지는 부산과학기술상을 받게 되어 영광으로 생각합니다.다양한 연구 분야에서 함께한 동료 연구자분들과 밤낮으로 많은 시행착오로 고생한 연구실 대학원 학생들에게 수상의 공을 돌리고자 합니다.2024 부산과학기술상 과학상 수상자로 선정된 이재광 부산대 물리학과 교수(앞줄 앉은 이)와 연구실 제자들이 함께 기념촬영을 하고 있다. 이재광 교수 제공최근 들어 급격한 학령인구 감소와 첨단 분야 중심의 연구환경 변화로 기초학문 분야에 대한 관심이 적어지는 게 현실입니다. 기초학문 분야 연구자로서 더 큰 책임감을 느낍니다.저는 2015년 부산대 물리학과에 부임해 고성능 컴퓨팅 환경을 위한 클러스터 구축에 관심을 기울여 왔습니다. 이를 통해 부임 후 지난 10년간 슈퍼컴퓨터를 활용한 복잡다양한 양자 현상 분석과 발현 메커니즘 규명이라는 기초 연구를 진행해 왔습니다.실험에서 발견된 특이한 현상을 원자 수준에서 규명하기도 했고, 이론적으로 예측된 새로운 양자 현상을 실험과 협업을 통해 구현하기도 했습니다. 이를 통해 최근 5년간 50여 편의 SCI 논문을 발표했고, Advanced Materials, Nature Communications, Science Advances 등 상위 저널들에 교신저자로 연구성과를 발표했습니다. 작년에는 삼성디스플레이와 협업을 통해 Nature, Science 저널에 공저자로 연구성과를 발표했습니다.최근 기초학문 분야뿐만 아니라 응용 분야에서도 소자의 크기가 나노미터급으로 작아지면서 소자 성능 최적화를 위해 소자가 가지는 전자구조에 대한 원자 수준의 이해가 핵심의제로 떠오르고 있습니다. 이에 기계학습이 연계된 전자구조 및 분자 동역학 계산에 기반한 리튬 배터리, 파워반도체, 강유전 터널 접합 및 새로운 개념의 다양한 양자소자 등의 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 전자구조 계산에 기반한 원자 수준의 기초 및 응용연구 경험을 바탕으로 부산 지역에 실력 있고 유능한 양자물질 관련 핵심 연구인력들을 양성하는 것이 저의 작은 소망입니다.최근 들어 부산시는 양자물질과 관련된 ‘글로벌 퀀텀 콤플레스’ 사업과 국내 전력반도체 허브 역할을 위한 ‘파워반도체 산업 클러스터’ 사업을 진행하고 있습니다. 부산시와 부산지역 산·학·연의 협업을 통해 원자 수준 양자물질 기초 핵심 인력 양성에 작은 보탬이 되도록 더욱더 매진하도록 하겠습니다. 다시 한번 2024년 부산과학기술상 과학상 수상자로 선정된 것에 진심으로 감사드립니다.ⓒ국제신문(www.kookje.co.kr), 무단 전재 및 재배포 금지 처음 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 다음 페이지 다음 끝 처음 다음 끝