2024년 10월 17일(목) 물리학과 콜로퀴움 (고체이론세미나) 안내입니다.

연사: 김기훈 교수님(서울대학교 물리천문학부)

시간: 16시~

강연장소:  도서관 1층 멀티플렉스존

강연주제:Emergent states of quantum matter under control of extreme physical conditions

Host: 김정우

Emergent states of quantum matter under control of extreme physical conditions

Kee Hoon Kim

1Center for Novel States of Complex Materials Research, Department of Physics and Astronomy, Seoul National University, Seoul 151-747, Korea

2 Institute of Applied Physics, Seoul National University, Seoul 151-747, Korea

물리학의 전통을 들여다보면, 18세기 영국을 중심으로 진행된 산업혁명과 함께 발전한 열역학의 중요한 주제는 물과 같은 액체에 열, 곧 고온의 에너지를 가했을 때, 변화하는 상의 대표적인 기체상태 (예: 수증기)가 어떻게 압력을 생성하고 우리가 필요로 하는 일을  해주는 연구를 진행하였다. 현대 물리학 연구대상의 대표적인 고체물리에서도 온도 변화를 가했을 때, 나타나는 상전이 현상이 매우 중요한 전통적인 연구 주제로 자리잡고 있다. 저온에서 나타나는 초전도, 초유체 현상이 그 대표적인 예라고 할 수 있다.  21세기에는 물리학의 발전으로 이제 극저온, 초고온 등의 온도 변화를 제어할 수 있을뿐 아니라, 높은 자기장, 고압 변화를 제어하여, 물질의 변화된 상들을 연구하고 있다.  수소 화합물에서 나타나는 초고압에서의 상온에 가까운 초전도 현상이 발견된 예가 대표적인 예이다.  이와 관련하여 우리 나라뿐 아니라 전세계의 인류는 이제 상온 초전도 현상이 나타나는 물질을 기다리고 있다. 물리 및 화학 연구자들은 이제 새로운 상온 초전도 물질을 발견하기 위해서는 어떤 노력이 더 필요하고 어떤 현상을 이해하여야 할지에 대해 큰 질문을 하고 있다.  본 발표에서는 이 같은 미래의 도전의식이 필요한 연구 주제를 소개하고자 한다. 최근 많은 학자들은 전통적인 신물질 합성 연구를 확장하여, 그래핀처럼 2차원 벌집구조라는 독특한 격자구조를 가진 물질을 제작하는 시도를 하고 있다. 이같은 독특한 기하구조를 가진 격자는  벌집 격자구조외에도, 삼각격자 또는 육각 격자 구조, 카고메 격자 구조 물질 등 매우 다양하며, 많은 학자들이 이 같은 독특한 격자 구조를 가진 물질계의 예상하지 못한 새로운 양자 현상을 발견하고자 연구하고 있다.  예를 들어, 새로운 나타나는 물질 상태로 전하 밀도파, 네마틱 정렬, 초전도 현상 등이 대표적이다.  본 발표에서는 이러한 독특한 기하 구조 물질에서 나타나는 물리의 상, 특히 양자상을 중심으로 소개하고, 현대 양자 물성을 연구하는 고체 물리 및 화학 영역의 연구 동향 및 고압, 고자기장, 극저온 영역의 연구 방법론을 설명하고자 한다. 

[1] Y. Sur at al Nat. Commun. 14, 3899 (2023); Resta A. Susilo et al. Nat. Commun. 15, 3998 (2024).

[2] K. Nam et al. submitted (2024)