2021년 7월 과학기술인상, 한국과학기술원 심흥선 교수 선정 - 스핀 구름의 이론적 규명(2020.3월)으로 국내 양자물리의 학문적 위상 강화 -
2021년 7월 수상자(심흥선 교수) 주요 연구성과 설명
ㅇ 도체나 반도체 내 자성 불순물 가리는 양자 스핀 구름의 존재 최초 입증
도체 내 잉여 전하는 자유 전자들의 전하 구름에 의해 가려진다. 이와 근본 원리는 다르지만, 도체 내 불순물이 양자역학적 스핀을 가질 때, 이 스핀은 주위의 자유 전자들에 의해 생성된 스핀 구름에 의해 가려질 것으로 예측되었다(그림 좌). 이는 콘도 효과(Kondo effect)라 불리며, 양자역학적 다체 상호작용의 대표 현상이다. 1930년대 이 현상이 발견된 후 1970년대부터 스핀 구름을 관측하려는 시도가 계속 있었지만 최근까지 발견되지 않아 스핀 구름 존재에 대한 논란이 많았다. 심흥선 교수 연구팀은 2013년 이론연구를 통해 전기장을 스핀 구름 내부에 인가한 경우와 외부에 인가한 경우 서로 다른 전류가 발생함을 예측하고, 전류 신호의 공간 의존성으로부터 스핀 구름 크기를 측정하는 방법을 제안했다. 이 제안에 따라 일본 이화학 연구소(RIKEN) 실험연구팀(Dr. Michihisa Yamamoto)이 제작한 양자 소자(우)에서는 2차원 전자계에 인가된 게이트 전압에 의해 불순물 양자 스핀이 인위적으로 생성되며, 불순물 주변의 서로 다른 곳에 전기장을 인가할 수 있다. 심 교수팀과 이화학연구소 실험팀의 공동연구 결과, 측정된 전류 신호가 이론 예측과 일치하여 스핀 구름 존재가 최초로 입증되었다.
2021년 7월 이달의 과학기술인상 선정 발표
일본의 어떤 실험팀이 심흥선 교수와 공동연구로 2021년 7월 과학기술인상에 뽑혔니
이화학 연구소