카이스트, 새로운 양자 공간 분포 상태서 ‘훈트 금속’ 존재 가능성 증명

한국과학기술원(KAIST) 한명준 교수 연구팀이 새로운 양자 공간 분포 상태에서도 ‘훈트 금속(Hund metal)’이 존재할 가능성을 처음으로 증명했다.

‘훈트의 법칙’으로 알려진 독일 물리학자 훈트의 이름을 딴 훈트 금속은 전자의 스핀(회전)이 시간에 따라 무작위로 방향을 바꾸는 스핀 요동 현상이 일어나는 독특한 양자역학적 상태의 금속이다. 전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 현상을 나타내거나 외부 조건의 미세한 변화에도 물질이 크게 바뀌는 특성을 가져 기존 반도체 소재를 뛰어넘는 응용 가능성으로 주목받는 차세대 신물질이다. 전형적인 형태의 금속인 ‘페르미 금속’과 대비되는 개념이다.

훈트 금속은 고온 초전도 현상이나 양자 임계 현상 등 물리학의 난제를 풀어줄 열쇠로 지난 10여년간 활발히 연구돼오고 있다. 훈트 금속은 원자핵 주위에서 전자가 발견될 확률을 나타내는 함수인 ‘오비탈’ 개수가 3인 경우에만 존재하는 것으로 알려졌다.

연구팀은 기존 통념과 달리 오비탈 개수가 2인 새로운 양자 공간 분포의 상태에서도 훈트 금속이 발현될 수 있다는 것을 발견해 이를 ‘약한 훈트 금속’이라 이름 붙였다. 한명준 교수는 “물리학 분야 새로운 틀을 마련한 기초 이론 연구로서 초전도 관련 난제 해결에 기여할 것”이라고 말했다. 미국 브룩헤이븐 국립 연구소 최상국 박사와 공동으로 진행한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 지난 달 17일 자 온라인판에 실렸다.

대전=강은선 기자 [e-mail]