아태이론센터, 우라늄화합물 비밀 풀었다

테츠야 타키모토 박사, 공동 연구 통해 `상전이` 메커니즘 발견

▲ 타키모토 박사

지난 25년간 풀리지 않았던 응집물리학 분야의 비밀이 아태이론물리센터 국제공동 연구그룹의 테츠야 타키모토 박사 등 연구팀에 의해 풀렸다.

9일 아태이론물리센터(소장 피터 풀데)에 따르면 테츠야 타키모토 박사가 공동 연구를 통해 응집물질물리학 분야에서 `숨겨진 질서(Hidden order)`라고 알려진 우라늄화합물(URu2Si2) 속의 숨겨진 질서인 17K에서의 `상전이`에 대한 메커니즘을 발견했다.

우라늄화합물은 인공적인 우라늄 화합물로 17K와 1K에서 상전이를 일으키는 물질이다. 현재까지 우라늄화합물이 1K에서 초전도 상태로 상전이가 발생하는 것은 잘 알려진 사실이며 17K에서도 상전이가 일어난다는 것이 이미 25년에 걸쳐 각국 과학자들이 다양한 실험을 통해 밝혀졌다. 하지만 그동안 어떤 상태로 상전이가 일어나는지는 알 수 없는 채로 남아 있었다.

타키모토 박사는 공동연구를 통해 우라늄화합물(URu2Si2)가 `다중극 질서 상태`라는 지금까지 발견된 적이 없는 새로운 양자 상태를 갖는다고 제시했다.

연구진이 이 상태를 이론적으로 확인하기 위해 사용된 방법론은 앞으로 전자상태를 찾기 위한 새로운 방법으로 앞으로 재료과학 발전에 기여할 것으로 예상된다. 이번 연구결과는 이론물리학 분야의 세계적 권위지인 Nature Physics 7월 호를 통해 발표됐다.

※상전이:물질의 상태가 변해 새로운 질서를 갖는 현상. 대표적으로 우리가 일상적으로 접하는 물과 얼음 수증기 사이의 변환이 상전이다.

/김남희기자

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