16일 UNIST에 따르면, 물리학과 박노정 교수팀과 막스프랑크 연구진이 이황화탄탈럼의 전기전도도 이론 예측에 쓰이는 계산법을 실제로 적용하는 데 간과됐던 오류를 발견, 새로운 계산법을 통해 이 물질이 절대온도 200K(캘빈)에서는 부도체 상태로 존재한다는 것을 밝혀냈다.
이황화탄탈럼은 특이하게 상온에서는 전기가 잘 흐르는 도체이지만, 절대온도 200K 이하에서는 전기가 안 통하는 부도체로 바뀐다. 탄탈럼(tantalum)은 1802년에 발견된 은회색의 금속으로, 공기 중에서 잘 산화되지 않고 산에 의해서도 잘 침식되지 않는다. 그동안 이론 물리학자들은 양자역학에 기반한 이론 예측값을 근거로 절대온도 200K 이하에서도 이 물질은 도체라고 주장해왔다.
공동연구진은 밀도범함수이론(Density functional theory)의 계산 오류를 줄이는 과정에서 ‘전하밀도파’ 상태가 제대로 고려되지 않았음을 발견했다.
박노정 교수는 “이번 연구는 수많은 전자 간의 상관관계에 따른 물질 변화를 밝히는 양자역학 계산법의 진전”이라며 “다양한 상전이 물질의 특성을 이해하고, 온도 등 주변 환경에 민감하게 반응하는 상전이 특성을 기반으로 한 센서나 전자 기기 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 물리학 국제 학술지인 ‘피지컬 리뷰 레터스’(Physical Review Letters)에 지난 13일자로 온라인 공개됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr
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