| 단원자층 기반의 신형 단일광자원 발견 | ||
|
||
 최근 세계 최초로 단원자층(monoatomic layer) 반도체 소재 중에서 비클래식 단일 광자원이 과학자들의 연구에 의해 발견되었다. 이는 신형 광양자(light quantum) 부품 연구에 새로운 길이 열렸다는 평가를 받고 있다. 중국 과학기술대학 판잰워이(潘建伟)와 루초우양(陆朝阳) 교수, 그리고 미국 워싱턴대학 쉬샤우둥(许晓栋) 교수, 홍콩대학 요우왕(姚望) 교수 등은 협력을 통해 세계 최초로 그래핀(Graphene) 계열의 단원자층 소재 중에서 비클래식 단일 광자 발사를 발견했다. 이 발견은 양자 광학 분야와 2차원 소재 분야를 잇는 계기가 될 뿐만 아니라 또 신형 광양자(light quantum) 부품 연구에서 새로운 분야를 개척했다는 평가를 받고 있다. 관련 연구성과는 지난 2015년 5월 5일 세계적인 과학저널 네이처(Nature ) 자매지이자 나노분야 최고 권위지인 ‘Nature Nanotechnology’ 온라인 판에 게재되었다. 지난 2004년 영국 맨체스터대학의 가임(Geim)과 노보셀로프(Novose) 연구진에 의해 그래핀이 발견된 이래, 그래핀의 물리적 신비성과 우수한 특성 때문에 과학자들은 그래핀 대한 기초 연구와 응용 연구에 적극 나서고 있다. 그러나 그 동안 그래핀의 전자 구조에는 에너지 갭(Energy gap)이 없어 광전자 부품 분야에서의 응용이 제한을 받아 왔다. 최근 들어 신형 직접 밴드 갭(Direct band gap)의 그래핀 계열 소재인 단원자층 소재(예를 들면 MoS2, WSe2 등)는 독특한 광전기 특성이 있어 과학자들이 주목을 받았다. 이에 앞서 단원자층 2차원 소재에 대한 연구는 클래식 광학 분야에 집중되었을 뿐, 실험실에서 양자 광학 현상을 발견하지 못했다. 판잰워이(潘建伟)와 루초우양(陆朝阳) 교수 연구진은 WSe2 2차원 단원자층에서의 원자 결함(atomic defects)이 엑스톤 구속을 통해 비클래식 단일 광자 발사기를 형성할 수 있다는 것을 실험을 통해 세계 최초로 발견함과 동시에 이와 관련된 함수가 약 0.14에 달한다는 것을 입증했다.단일 광자는 극히 좁은 스펙트럼선(spectral line)의 넓이를 가지고 있으며 약 100마이크로볼트(Micro Volts)이다. 이는 WSe2 2차원 단원자층 사이의 엑스톤 스펙트럼선에 비해 두 개 자릿수가 적은 수치이다. 또한 연구진은 광자기 테스트를 통해 결함 중의 엑스톤이 매우 큰 랑드g인자를 보유하고 있다는 것을 발견했다. 크기는 약 8.7로, 단원자층 사이 엑스톤과 InAs 양자점(quantum dot)보다 훨씬 크다. 기타 단일광자 시스템과 비교할 경우, 단원자층의 단일 광자기는 광자 획득과 컨트롤에 유리할 뿐만 아니라 기타 광전기 부품 플랫폼과 결합하여 제조와 실현에 편리를 제공해준다. 현재 단원자층 양자 제어의 잠재적 전망과 새로운 물리적 의미 때문에 국제적으로 과학자들이 앞다투어 연구하는 분야로 급부상했다. 판잰워이(潘建伟)와 루초우양(陆朝阳) 교수 연구진의 연구 성과에 이어 이와 유사한 연구 성과들이 유럽 과학자들에 의해 ‘Nature Nanotechnology’에 발표되고 있다. 한편, 판잰워이(潘建伟)와 루초우양(陆朝阳) 교수 연구진은 중국 과학원, 중국 교육부, 중국 과학기술부와 기금위원회의 지속적인 지원 하에 광양자 정보 처리 기술 전망성 연구를 지속적으로 추진했으며, 이를 통해 올해에만 ‘단원자층 반도체 양자 부품(Nature Nanotechnology 2015)’ , ‘양자 인공지능 계산법 실험(Phys. Rev. Lett. 114, 110504; 2015) 등 연구성과를 거뒀다. 이러한 연구 성과는 양자정보 분야에서 연구 방향을 이끌고 있다는 평가를 받고 있다. 정보출처 : http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=256256&cont_cd=GT |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB