꿈의 양자물질 '플로케 상태' 구현…조길영 교수, 8월의 과학기술인상 수상

[아이뉴스24 최상국 기자] 조길영 포스텍 물리학과 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 선정하는 이달의 과학기술인상을 수상했다.

과기정통부와 연구재단은 조길영 교수가 빛을 이용해 고체 물질의 전기적·광학적·양자역학적 특성을 자유자재로 바꿀 수 있는 플로케(Floquet) 상태를 안정적으로 구현하는 데 성공해 양자기술 발전과 신소재 개발의 교두보를 마련한 공로를 인정했다고 밝혔다.

플로케 상태는 빛을 이용해 물질의 특성을 자유자재로 바꿀 수 있는 물질 상태를 말한다. 플로케 상태에서는 물질에 쪼이는 빛의 편광이나 주파수를 바꿔 도체를 반도체로, 반도체를 금속으로 자유자재로 바꿀 수 있다.

하지만 플로케 상태를 실제로 활용하려면, 안정적으로 플로케 상태를 구현해야 하는데 지금까지 구현된 ‘플로케 상태’는 250펨토초(1펨토초는 1천조분의 1초) 수준에 그쳤다.

조길영 교수 연구팀은 플로케 상태를 25시간 이상 안정적으로 구현하는 데 성공하고 이같은 연구결과를 지난 3월 16일 국제 학술지 네이처(Nature)에 발표했다.

연구팀은 초전도-그래핀 소자 기술과 상대적으로 세기가 약한 마이크로파를 이용해 빛으로 인한 발열을 차단하는 방법으로 이같은 결과를 얻었다. 플로케 상태를 지속하기 어렵게 만드는 가장 큰 요인이 빛으로 인해 발생하는 열인데, 소재와 빛을 바꿈으로써 발열 문제를 해결한 것이다. 연구팀은 이같은 방법으로 플로케 상태를 25시간 동안 유지하고, 마이크로파의 세기를 조절해 그래핀의 전자구조를 조작하는 데도 성공했다.

조길영 교수는 “이번 연구는 세계 최초로 플로케 상태를 반영구적으로 지속 구현하는데 성공했다는 점에 의의가 있다.”라며 “앞으로 빛의 편광과 주파수 변화에 따른 플로케 상태의 변화를 체계적으로 연구하고, 플로케 연구를 확장해 완전히 새로운 개념의 비평형 양자 상태의 구현 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.

조길영 교수(36세)는 카이스트 물리학과를 졸업하고 미국 UC버클리에서 물리학 박사학위를 받았다. 2018년부터 포스텍 물리학과 조교수로 재직하며 응집물질 물리연구에 매진하고 있다. 지난해에는 한국물리학회로부터 신진물리학자상을 수상했다.

'이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 시상이다.

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