[위즈뉴스] 부산대학교는 20일, 졸업생인 이승훈 박사(현 미국 메릴랜드 대학 박사 후 연구원)가 참여한 국제 공동연구팀이 발표한 '클라인 터널링(Klein tunneling)' 관련 연구논문이 저명 국제학술지 '네이처(Nature)'의 6월 20일자 표지 논문에 선정됐다고 밝혔다.
이 박사가 속한 공동연구팀은 이번 연구에서 입자가 장벽을 만나더라도 튕겨져 나오지 않고 오히려 장벽이 없는 것처럼 100% 통과해 버리는 믿기 어려운 현상을 관찰한 것으로 알려졌다.
이 연구 결과는 4차 산업혁명의 핵심 기술인 양자 정보 소자, 양자 센서 등 다양한 소자에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
이러한 현상은 ‘클라인 터널링(Klein tunneling)’ 혹은 ‘클라인 모순(Klein paradox)’으로 알려져 있는 상대론적 양자역학이 만드는 모순적 현상인 것으로 알려졌다.
연구팀은 이 현상을 관측하기 위해 붕소 화합물 계열의 위상절연체 및 초전도체 이중층 구조의 얇은 막(박막, thin film)을 제작해 상대론적 양자역학이 적용되는 특이한 초전도 특성을 구현했다.
연구팀은 이 초전도 박막에 일반 금속 팁(tip)을 접촉시켜 금속으로부터 이 특이한 초전도체로 전자를 흘려 보냈을 때 전자가 100% 통과하면서 발생하는 신호를 측정했다.
이번 논문의 제목은 'Perfect Andreev reflection due to the Klein paradox in a topological superconducting state'이다.
이번 연구를 수행한 국제 공동연구팀의 한국인 이승훈(35세) 박사는 부산대 나노과학기술대학에서 학사·석사·박사(지도교수 정세영) 과정을 모두 마치고, 현재 미국 메릴랜드 대학 신소재공학과(Department of Materials Science and Engineering) 및 물리학과 나노 물리 신소재 센터(Center for Nanophysics and Advanced Materials)에서 박사 후 연구원으로 근무하고 있다.
연구는 미국 메릴랜드 대학 연구팀에 의해 주도됐으며, 캘리포니아 대학교 어바인 연구팀이 참여했다.
이승훈 박사는 이번 네이처 논문의 제1저자(교신저자 이치로 타케우치 교수, 미국 메릴랜드 대학)로 참여해, 상대론적 양자역학에 기인한 현상을 관측하기 위한 소재들의 기본적인 물리적 특성 연구와 제작, 구조 디자인, 그리고 양자 수송 특성 측정 등의 역할을 주도적으로 수행했다.
이승훈 박사는 “금속을 초전도체 표면에 접촉하면 우리 눈에 보이지 않는 장벽이 항상 존재한다"며 "이 때문에 금속에서 초전도체로 전자를 흘려보내면, 전자가 계면에서 다시 튕겨 나오는 (반사) 전자의 신호가 관측된다. 하지만 상대론적 양자역학이 적용되는 이 특이한 초전도체에서는 반사되는 전자 없이 모든 전자가 장벽이 없는 것처럼 통과한다”고 설명했다.
