전남대 노한진 교수 연구팀, 제2유형 디락 페르미온의 존재 최초 확인

전남대 노한진 교수

[아시아경제 노해섭 기자]로렌츠 불변성을 따르지 않는 준입자인 제2유형 디락 페르미온의 존재가 전남대학교 연구진에 의해 최초로 확인됐다.

전남대학교 자연과학대학 물리학과 노한진 교수 연구팀은 PdTe2 초전도체에서 제2유형 디락 페르미온이 존재함을 ‘원형이색성/각분해 광전자분광법’으로 확인, 최근 학계에 보고했다.

이 연구결과는 국제학술지 ‘Physical Review Letters’에 발표됐으며, 미국물리학회 ‘Viewpoint in Physics’에 해설 기사와 함께 주목할 만한 연구결과로 소개됐다.

▲논문 원제: Experimental Realization of Type-II Dirac Fermions in a PdTe2 Superconductor.

이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 이공학 개인기초연구지원사업의 지원을 받아 진행됐으며, 박사과정 정진원 학생이 2저자로, 물리학과 조은진 교수가 공동저자로 참여했다.

연구팀이 발견한 제2유형 디락 페르미온은 위상학적 비범성을 가지는 ‘Weyl’준금속에 존재하는 준입자의 일종으로서 전자구조의 특이성 때문에 상대론적 디락 방정식으로 기술된다. 하지만 준입자만의 특성으로 인해 모든 기본입자에 적용되는 로렌츠 불변성을 따르지 않아도 되는 것들이 존재하고, 이들 준입자를 제2유형이라 부른다.

더욱이, PdTe2는 1.7 K 이하에서 초전도체가 되는 물질이어서, 이번에 확인된 제2유형 디락 페르미온의 존재는 향후 초전도체에 존재하는 쿠퍼쌍 준입자와 디락 페르미온과의 상호작용을 연구할 수 있는 토대가 마련된 것으로 평가된다.

노한진 교수는 현재 PdTe2에 존재하는 쿠퍼쌍들과 제2유형 디락 페르미온들과의 에너지 거리를 좁혀 두 종류의 준입자들 간에 상호작용이 가능한 위상초전도체를 만들기 위해 다양한 시도를 하고 있는 중이다.

노해섭 기자 nogary@