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위상학적 절연체가 화학 및 재료 분야에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 소재란 모든 과학과 기술 분야의 핵심이 되는 기술 분야이다. 20세기 말에 본격적으로 등장한 나노기술은 물질을 나노미터 수준에서 들여다 볼 수 있는 다양한 과학적 도구들이 개발되면서 본격적으로 연구되기 시작했는데, 이 기술의 기본도 역시 나노미터 규모의 물질을 합성하고 이의 특성을 규명해서 이를 유용하게 응용하는 것일 것이다.

○ 물리학의 한 부류인 고체물리학은 입자물리학과는 달리 물질을 입자들의 집합체가 나타내는 특성을 다루는 학문인데, 현재 이 분야에서 뜨거운 이슈로 등장하는 물질 중 하나가 바로 위상학적 절연체이다. 위상학적 절연체라는 용어는 심지어 자연과학을 전공한 이들에게도 생소하게 느껴질 만큼 생소할 수 있을 정도로 최근에 각광을 받고 있는 신소재이다. 즉, 이 벌크 물질 내부는 전기적으로 부도체이지만, 표면은 그 형상이나 결합의 존재 여부와 관계없이 전자가 흐를 수 있는 독특한 특성을 갖기 때문에 과학자들이 이 물질의 합성, 특성 규명 및 응용을 위해서 열광적으로 연구하고 있다.

○ 이 글은 위상학적 절연체 분야를 집중적으로 연구하고 있는 과학자 중 한 사람인 Stanford University의 Yi Cui 교수 팀이 이 분야의 최근 연구동향을 간격하면서도 심도 있게 조사 분석하여 2011년 10월 24일 발간된 Nature Chemistry에 리뷰논문으로 계제한 것을 필자가 간단하게 요약한 것이다. 앞서 언급한대로 신소재의 개발은 모든 과학과 공학의 근본이라는 점에서 이 새로운 물질의 최근 동향을 소개한 이 글은 많은 과학도들에게 도움이 될 것으로 확신한다.

○ 물론 이 분야가 최근에 등장하였다고는 하더라도 우리나라 기관에서 위상학적 절연체와 관련된 연구 논문이 2011년에 겨우 7편 정도가 발표되었다는 점은 시사하는 바가 크다고 하겠다. 따라서 소재 분야를 포함한 과학자들은 이 분야에 관심을 기울여야 한다고 판단된다.

저자: Desheng Kong and Yi Cui
자료유형: 학술정보