조준형 한양대 물리학과 교수<사진> 연구팀이 반도체 표면에 형성되는 1차원 원자선에서 솔리톤의 구조와 운동현상을 규명하는데 성공했다. 연구결과는 물리학 분야에서 권위 있는 학술지 <피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)> 온라인 판에 지난 14일 게재됐다.

솔리톤은 1차원 고분자에서 보이는 높은 전도성에 의한 물리적 현상이다. 파동이나 펄스가 주변과 상호작용해 형태가 사라지지 않고 유지되는 상태로, 노벨 화학상 주제가 될 만큼 학문적으로 매우 중요한 가치를 지닌다.

조 연구팀은 1차원 인듐 원자선에서 2개 상(Phase)의 경계에 형성되는 솔리톤을 주사터널현미경과 제일원리 전자구조 계산을 이용해 구조 모델과 형성·운동에 관한 기본 성질을 밝혀냈다.

반도체 표면에 형성된 1차원 원자선은 미래 나노 전자소자로 활용될 수 있어 전 세계 우수 연구자들이 집중적으로 연구하는 분야다. 지금까지 솔리톤 형성과 운동에 관한 연구는 평균적·정성적인 것에 그쳤지만, 이번 연구는 원자크기 수준에서 정량적 연구를 성공적으로 수행했다는 데 의의가 있다.

조 교수는 “이번 연구를 통해 미래 나노 전자소자로 주목 받고 있는 1차원 원자선에서 솔리톤의 운동이 외부전기장에 의해 변화된다는 사실을 발견했다. 향후 솔리톤의 운동을 제어할 수 있는 가능성을 열어 차세대 나노 전자소자 개발에 새로운 전기를 마련했다”고 연구의의를 설명했다.

조 교수(교신 저자)와 최진호 박사과정생(제2 저자) 주도 하에 중국과학기술대 연구팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)의 일반연구자지원 사업 지원을 받아 수행됐다.