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울산과학기술원(UNIST) 박노성 교수 연구팀이 부도체지만 전기가 흐르는 위상부도체를 실험으로 구분하는 방법을 최초로 규명함. 연구팀은 수학적으로 직접 구분하는 대신 위상부도체를 구분하는 측정값으로 ‘스핀 홀 전도도(Spin Hall conductivity)’를 이용하는 방법을 규명함. 스핀 홀 전도도는 물질에 한 방향으로 전압이 주어졌을 때 그 방향에 수직한 방향으로 스핀 전도도가 생기는 현상임. 위상부도체는 물질 내부에 있는 스핀들이 평형을 이루고 전기를 흘려주면 같은 방향의 스핀끼리 정렬되는 현상이 발생함. 연구팀은 이런 현상을 관측해 스핀 홀 전도도를 측정할 수 있었음. 연구팀은 측정한 전도도가 0으로 나타나면 일반적인 부도체이고 1, 2, 3과 같이 규칙적인 덩어리 값(양자)이 나타나면 위상부도체가 된다고 설명함. 이번 결과는 수학적인 계산을 통해서만 구분할 수 있었던 위상부도체를 실험으로도 구분하는 데 성공한 것으로 새로운 전자장치를 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대됨.

※ PNAS 게재