나노기술 및 정책 정보

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● 이스라엘(Weizmann Institute of Science) 및 일본(물질재료연구기구) 공동 연구팀은 전자의 파동성을 토대로 첨단 양자물질 제작 및 전자의 양자특성 관측에 이용할 수 있는 양자 비틀림 현미경(Quantum Twisting Microscope, QTM)을 주사터널링현미경 기반으로 개발

● QTM은 원자 단위 두께의 물질층 2개를 상호 회전시킬 수 있는 트위스팅 기능을 탑재하고 있으며, 이때 회전각에 따라 전자 거동이 좌우되므로 회전각 조정을 통해 초전도체를 절연체로 전환하는 등 다양한 물질을 구현

● 또한, 주사터널링현미경의 팁(tip)을 그래핀 등 양자물질로 구성된 단일층이 있는 팁으로 대체해, 양자물질 층이 표본 표면에 접촉하면 전자 터널링이 가능한 2차원 계면이 형성되는 이중슬릿 유사 조건을 조성

● QTM은 트위스팅 기능을 통해 표본을 기준으로 팁을 회전시켜 계면의 양쪽에서 파동함수가 상호 일치하는 각도를 찾아 터널링을 유도하며, 이를 통해 전자의 집단적 거동, 속도, 에너지 분포, 간섭패턴, 파동간 상호작용 등을 확인

● 본 연구는 뛰어난 기능성을 갖춘 첨단 전자소재를 개발하는 데 있어 양자물질의 특성을 측정 및 관측할 수 있는 새로운 연구 수단으로서 첨단기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대

Nature (2023.02.22.), The quantum twisting microscope