기계/재료

난징대학, 세계에서 가장 얇은 페로브스카이트 2차원 재료 개발

발행일 : 2019 / 06 / 11

최근, 난징(南京)대학 판샤오칭(潘曉晴) 연구팀은 원자층 두께의 산화물 페로브스카이트 2차원 재료를 개발했다. 해당 성과는 풍부한 강상관(Strong correlation) 2차원 양자 현상 연구의 새 경로를 개척했다. 해당 성과는 “Nature”에 게재됐다.

그래핀은 최소로 단일층 탄소 원자의 두께에 도달할 수 있으며 풍부하고 다양한 물리화학적 성질을 보유하고 있다. 2004년, 그래핀이 발견된 후 그래핀 기반 각종 2차원 원자 결정 재료는 정보 전송 및 에너지 저장 소자 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 보유하고 있기에 관심사로 떠오르고 있다. 그중 페로브스카이트 산화물은 전이금속 이온의 전자-전자 상호작용으로 다중강성(Multiferroic) 및 거대 자기저항(Giant magnetic resistance) 등 다양한 특수한 물리적 효과를 나타낸다.

니에웨펑(聶越峰) 연구팀은 분자빔 에피택시 기반 박막 성장 기술을 이용하여 원자층 두께의 고품질 산화물 페로브스카이트 2차원 재료를 획득했다. 왕펑(王鵬) 연구팀은 다양한 첨단 구면수차보정 투과전자현미경 구조 분석 기술을 이용하여 페로브스카이트 BiFeO3(비스무트 페라이트) 박막이 2차원 한계에서 나타난 몇 가지 새 현상을 직접 관찰했다.

재료에서 전자의 운동 형식은 재료의 성능을 결정한다. 그래핀 등 전통적인 2차원 재료에서 전자의 운동은 상대적으로 자유롭기에 기타 전자가 미치는 영향을 거의 받지 않는다. 그러나 많은 산화물 페로브스카이트 재료에서 전자 사이에 아주 강한 상호작용이 존재하는데 해당 전자 사이의 강상관 작용은 고온 초전도를 포함한 다양한 신기한 양자 상태를 추진한다. 페로브스카이트 2차원 재료 제조 과정에서 2차원 시스템에 해당 전자 사이의 강상관 작용을 도입하여 더욱 풍부하고 흥미로운 강상관 2차원 양자 현상을 발견할 전망이다.