| 칭화대학교, Td상 MoTe2가 2형 바일 반금속임을 확인 | ||
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 응집물질물리학 에너지 밴드 토폴로지 이론의 발전과 더불어 이론적으로 예언된 대량의 신기한 입자가 양자 데이터에서 준입자 여기 형태로 구현되었다. 최근, 연구원들은 "바일 반금속(Weyl semimetal)"이라고 불리는 토폴로지 재료에서 저에너지 준입자 여기가 무질량 바일 페르미온과 같은 물리적 법칙을 만족시키며, 응집물질 시스템에서 고에너지 물리학에서 예언한 기이한 입자를 발견하였다. 고에너지 물리학에서와 달리, 응집물질 시스템의 일부 고체재료 시스템에는 로렌츠 불변성(Lorentz invariance)을 만족시키지 않는 바일 페르미온이 존재할 수 있다. 로렌츠 불변성을 보유한 1형 바일 페르미온과 구분하기 위해, 해당 바일 페르미온을 "2형 바일 페르미온"으로, 그에 상응한 고체재료는 "2형 바일 반금속"이로 명명하였다. 2형 바일 반금속은 많은 기이한 양자 현상을 보유하고 있다고 이론적으로 예언한 후 세계적 범위내의 연구 붐이 일어났다. 최근, 양자조절·양자정보 핵심 프로젝트인 "2차원 신형 양자 시스템의 설계, 조절 및 원형 부품 검색" 항목의 칭화(清華)대학교 저우수윈(周樹雲) 연구팀은 최적화 조건을 통하여 대면적·고품질의 단결정 샘플을 제조하였으며, 온도-의존(temperature-dependent) 라만 진동 스펙트럼을 이용하여 저온상(low-temperature phase) MoTe2가 중심 반전 대칭성(inversion symmetry)을 갖고 있지 않다는 것을 입증하여 대칭성 각도에서 Td상 MoTe2가 2형 바일 반금속에 부합됨을 입증하였다. 또한 해당 재료 시스템은 온도유도(temperature induction) 토폴로지 상변환의 이상적 시스템임을 밝혔다. 해당 성과는 「Nature Communication」에 발표되었다. 에너지 스펙트럼으로 2형 바일 페르미온 존재를 한층 더 확인하기 위해, 연구팀은 각도분해 광전자분광법(Angle resolved photoemission spectroscopy) 및 주사터널링분광법(scanning tunneling spectroscopy) 두 가지 상호보완의 표면 민감성 실험기술을 이용하여 샘플 전자구조에 대해 상세한 특징 및 측정을 진행하여 Td상 MoTe2가 2형 바일 반금속으로써의 기본적 특성인 심하게 경사진 디랙 콘(Dirac cone), 토폴로지컬 표면 상태에서 오는 개방형 페르미 아크(Fermi arc) 등을 입증하였다. 해당 연구는 세계 최초로 실험을 통하여 직접 Td상 MoTe2가 2형 바일 반금속이라는 것을 완전히 입증하였다. 해당 연구성과는 「Nature Physics」에 발표되었다. 정보출처 : http://www.most.gov.cn/kjbgz/201704/t20170401_132283.htm |
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