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 충북대 물리학과 김경완 교수가 미국 Stanford 선형 가속기 센터(Stanford Linear Accelerator Center, SLAC)의 연구팀과 함께 4세대 방사광 가속기 시설을 활용하여 수행한 연구 결과가 저명 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월호에 “빛으로 야기된 BaFe2As2의 격자 운동의 직접 관찰 연구”라는 제목으로 게재 됐다.

 고체에서의 초고속 반응 연구는 물질의 근본 현상을 이해하는데 유용한 도구로서 뿐만 아니라, 빛을 이용한 초고속 성질 제어의 실용적인 측면에서도 그 관심이 높다.

 초고속 현상 연구 분야 전문가인 김교수는 2012년에 철-기반 초전도체 중의 하나인 바륨-철-비소 물질(BaFe2As2)에서 강한 근적외선 레이저 펄스를 가할 경우, 격자 진동이 유발되고, 이러한 격자 진동을 통해 스핀-밀도-파동 정렬을 일으킬 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

 이번 연구는 선행 연구 결과를 확인하기 위하여 1초에 1012번 이상 빠르게 움직이는 격자의 움직임을 관찰할 수 있도록 SLAC의 연구진들과 공동으로 50 펨토초(10-15 초)보다 짧은 시간동안 존재하는 4세대 가속기인 경 X-선 자유전자레이저를 활용하여 진행했다.

 근적외선 펄스에 의해 나타나는 BaFe2As2 격자의 초고속 진동 양상을 실시간으로 사진을 찍듯이 관찰함으로써 기존의 연구 결과를 뒷받침할 뿐만 아니라 관련 물질에서 나타나는 스핀 밀도 파동 및 초전도 현상에 영향을 주는 격자의 변화 양상을 직접 관찰하였다는 데 의의가 있다.

 이번 연구는 철-기반 초전도 물질에서 나타나는 자기 정렬 및 초전도 현상을 이해하는 데 중요한 자료를 제공할 뿐만 아니라 물질 내의 상호작용을 통한 초고속 물성 제어의 새로운 가능성을 보여주고 있다는 평가다.

▲ 논문 홈페이지(http://www.nature.com/ncomms/2015/150608/ncomms8377/full/ncomms8377.html)  ©충북넷