| 국가펄스강자기장과학센터, 토폴로지 디랙 반금속 분야 연구에서 새로운 성과 확보 | ||
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 최근, 화중과학기술대학에 설치된 국가펄스강자기장과학센터는 토폴로지 디랙 반금속(Topology Dirac Semi metallic) 분야 연구에서 여러가지 새로운 연구 성과를 거두었다. 해당 성과는 “Nature Communications”, “Physical Review X” 등 세계 최고 저널에 잇달아 발표되었다. 토폴로지 디랙 반금속은 새로운 토폴로지 양자 재료로서 그 바디전자(Body electron)는 “입체 그래핀”과 유사한 3차원 디랙콘(Dirac cone) 구조를 형성한다. 강한 자기장의 작용과 구동하에, 토폴로지 디랙 반금속은 바일 페르미온(일명 유령입자라고도 부른다), 토폴로지 절연체, 토폴로지 초전도체와 같은 일련의 신기한 양자 상태와 물리적 현상을 나타낸다. 이러한 새로운 재료는 미래의 양자 컴퓨터 등 분야에서 극히 중요한 응용전망을 보이기 때문에, 최근 몇년간 토폴로지 디랙 반금속은 물리학 분야에서 국제적 이슈로 되고 있다. 베이징대학교 양자재료센터 왕젠(王健) 연구팀은 국가펄스강자기장과학센터 왕쥔펑(王俊峰) 연구원과 협력하여, 저온 강자기장속에서 각도에 의존하는 전기이동 실험을 통해 3차원 디랙 반금속 Cd3As2 단결정의 전체 페르미면(Fermi surface) 정보를 스케치하였다. 실험결과 Cd3As2는 [112]와 [44-1] 결정방위(Crystal Orientation)에서 단일 주기의 자기저항 SdH 양자 진동을 나타내며 [1-10] 결정방위에서는 두 개 주기의 SdH 진동이 나타냈다. 회전 각도를 더 회전하여 얻은 자기저항 진동 데이터에 대한 분석을 통하여 Cd3As2 단결정 페르미면은 두 개의 중첩 타원체로 구성되었다는 점을 규명하였다. 이외, Cd3As2의 양자 한계 특성과 Zeeman 분할동작은 최대 60테슬라의 강한 자기장 실험에서 관찰되었다. 관련 연구성과는 2015년 9월 16일《Physical Review X》에 《고기동성 입체 디랙 반금속 Cd3As2의 이방성 페르미면과 양자 한계 이동에 관한 연구》(Anisotropic Fermi Surface and Quantum Limit Transport in High Mobility Three-Dimensional Dirac Semi metal Cd3As2)라는 제목으로 게재되었다. 푸단대학교 물리학부 슈파셴(修發賢) 연구팀은 국가펄스강자기장과학센터 샤정차이(夏正才) 교수와 협력하여, Cd3As2 단결정이 강한 자기장에서의 란다우준위(Landau level) 분할동작 및 Berry 위상과 자기장 각도 사이의 변천관계에 대해 체계적으로 연구하였다. 해당 연구는 자기장으로 인한 대칭성깨짐(Symmetry breaking)이 3차원 디랙 반금속 성질에서 중요한 작용을 하며, 동시에 강한 자기장의 실험 조건은 이미 바일 페르미온을 탐구하는 효과적인 방법으로 되었다는 것을 입증한다. 해당 성과는 2015년 7월 13일 《Nature Communications》에 《Cd3As2 강한 자기장에서의 란다우준위 반할동작에 대한 연구》(Landau Level Splitting in Cd3As2 under High Magnetic Fields)라는 제목으로 게재되었다. 이외, 왕쥔펑(王俊峰) 연구원, 샤정차이(夏正才) 교수는 베이징대학교 양자재료센터 자솽(賈爽) 연구팀, 중국과학기술대학 우타오(吳濤) 연구팀과 공동으로 강한 자기장의 실험 조건을 이용하여 TaAs, TaP, SmB6 등 토폴로지 디랙 반금속 재료를 연구하였으며 일차적인 연구성과는 각각 2015년 7월 20일과 2015년 5월 26일에 《Physical Review B》에 각각 《TaP와 NbP의 변온성 거대자기저항에 대한 연구》(Large Magnetoresistance Over an Extended Temperature Regime in Monophoshides of Tantalum and Niobium), 《콘도 절연체 SmB6의 표면상태 증거 및 자기장 관련 절연체의 상변화에 대한 연구》(Magneto resistance Evidence of a Surface State and a Field-dependent Insulating State in the Kondo Insulator SmB6)라는 제목으로 발표되었다. 국가펄스강자기장과학센터에서는 장치의 구축을 완료한 후, 대량의 개방 운영 작업을 전개하여 중요한 과학 연구성과를 거두었다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/10/328730.shtm |
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