서울대 박제근 교수 연구팀 성과, 물리학 최고 권위지 'RMP' 게재
[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 개척해 온 물리학 연구 분야가 전 세계 학계를 이끌 표준 지침서로 완성됐다. 이는 향후 양자물질과 스핀소자 기술의 핵심 기반이 될 수 있다는 기대다.
과학기술정보통신부는 서울대학교 박제근 교수 연구팀이 '2차원 자성 반데르발스(van der Waals)' 분야의 연구 성과와 향후 전망을 집대성한 논문을 물리학계 최고 권위지에 게재하며 세계적 개척자로서의 위상을 확고히 했다고 22일 밝혔다. 이번 연구는 물리학 분야에서 세계 최고 권위를 자랑하는 미국물리학회(APS) 발행 학술지 '리뷰스 오브 모던 피직스(Reviews of Modern Physics, 'RMP')'에 4월 22일 자정(한국시간) 게재됐다. 박제근 교수가 교신저자로 주도한 이번 논문에는 해당 분야의 기틀을 닦고 발전을 주도해 온 한·미 양국의 핵심 연구자 7명이 공동 저자로 참여했다.
이번 논문은 박제근 교수가 2010년부터 연구한 발자취를 총 88페이지 분량으로 체계적으로 정리한 것이며, 단행본으로 출판하면 250페이지가 넘는 방대한 분량이다. 2차원 스핀 해밀토니안의 실험적 구현부터 자기 엑시톤, 플로케(Floquet) 조작 등 새로운 양자 현상까지 총망라했다. 또 미해결 과제와 유망 연구 방향을 선제적으로 제시함으로써 향후 전 세계 관련 학계의 표준 지침서로 활용될 전망이다.
특히 이번 성과는 학술적 가치를 넘어 산업적 응용 가능성까지 제시하고 있다. 반데르발스 자성체 내 스핀 기반 양자 현상 제어 기술은 차세대 스핀트로닉스 및 양자소자 기술의 핵심 기반이 될 것이라는 기대다. 이러한 독보적인 연구 경쟁력을 바탕으로 지난해에는 독일 막스플랑크 양자물질 국제협력센터(KOMQUEST)를 서울대에 유치하는 쾌거를 거두기도 했다.
앞서 연구팀에 따르면 1943년 노르웨이 물리학자 라르스 온사거(Lars Onsager)는 원자 한층 두께에 불과한 2차원 평면 상태에서도 자석의 성질을 발현하고 유지할 수 있다는 이론적으로 가능성을 제시했으나, 전 세계 누구도 이를 실제로 증명하지 못했다. 연구팀이 지난 2016년, 삼황화린철(FePS3)을 박리해 영하 118도 이하에서 자성 원자층을 추출해 2차원 자성 반데르발스 물질을 구현함으로써, 온사거의 이론을 세계 최초로 실험을 통해 입증해 2차원 자성 반데르발스 연구 분야를 처음으로 개척했다.
한편, 이번 논문이 게재된 RMP는 물리학 분야 세계 최고 권위의 학술지다. 세계적 학자로 알려진 한국인 물리학자 故이휘소 교수가 학계에 이름을 알리게 된 것도 RMP에 게이지 이론(Gauge Theory) 관련 논문을 주저자로 게재한 것이 계기가 됐다. RMP는 해당 분야를 수 십년간 이끈 극소수의 연구자들에게만 초청 집필 기회가 주어질 정도로 게재가 매우 어려운 학술지로, 한국인이 1저자 또는 교신저자로 이름을 올린 경우는 1929년 창간 이후 한자리에 불과할 정도로 매우 드물었다.
박 교수는 "자성 반데르발스 연구는 한국에서 개척된 세계 최초의 연구 분야"라며 "이번 RMP 게재와 막스플랑크 양자물질 국제협력센터 유치를 발판 삼아 대한민국이 양자물질 및 차세대 스핀소자 분야의 세계적 허브로 도약하는 데 기여하겠다"고 밝혔다.
jiany@fnnews.com 연지안 기자
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