12월 과학기술인상에 김범준 포항공대 교수 > IT/과학기사 | it/science

12월 과학기술인상을 수상한 김범준 포항공대 물리학과 교수/사진=과기정통부

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 12월 과학기술인상 수상자로 김범준 포항공대 물리학과 교수사진를 선정했다고 4일 밝혔다.

김 교수는 이리듐산화물Sr2IrO4, 이리듐과 산소가 결합한 화합물로 이뤄진 양자 물질에서 세계 최초로 스핀입자 고유의 각운동량 네마틱 상을 관측해 양자컴퓨팅과 초전도체 등 미래 혁신기술 경쟁력을 높인 공로를 인정받았다.

물질은 대부분 고체, 액체, 기체 세가지 상으로 존재하지만 휴대폰 액정처럼 액체와 고체 성질을 동시에 갖는 네마틱 상도 있다. 양자역학적인 스핀 네마틱 상은 반세기 전 이론적으로 예측되었으나 실험을 통한 관측은 이뤄지지 않았다. 원자 단위의 작은 자성을 가진 스핀은 네마틱 상이 되면 자성이 사라져 기존 기술과 장비로는 관측이 어렵기 때문이다.


김 교수는 세계에서 3번째로 고분해능 X-선 산란 분광기RIXS를 개발하고 포항가속기연구소 내에 구축해 연구를 진행했다. 스핀 양자물질이자 고온초전도체 후보물질인 이리듐 산화물에 X선을 조사하며 양자 스핀 네마틱 상의 존재를 세계 최초로 관찰했다. 이리듐 산화물에서 스핀의 공간적 구조도 완전히 해독해 여러 개 스핀 사이에 양자 얽힘이 존재한다는 사실도 밝혔다.

지금까지 고온초전도 현상은 스핀 액체에서 발생하는 것으로 알려졌지만, 스핀 네마틱 상에도 양자 얽힘을 확인함으로써 이리듐 산화물에서 고온초전도 상이 존재할 가능성을 제시했다. 연구 주요 내용은 2023년 12월 국제학술지 네이처Nature 온라인판에 게재됐다.

김 교수는 "이번 연구는 이론적으로 반세기 전에 예측된 스핀 네마틱 상의 존재를 실험적으로 확인한 데 의의가 있다"라며 "앞으로 이 물질상의 특성을 잘 이해하게 되면 고온초전도체 등에 새로운 응용 가능성이 있을 것"이라고 말했다.

윤지혜 기자 yoonjie@mt.co.kr

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