양자결정체의 거대 소성

전문가 제언

○ 물체에 힘을 가하여 구부렸다 놓으면 원래의 모습으로 되돌아올 수도 있고 되돌아오지 못할 수도 있다. 되돌아오면 가역적이며 되돌아오지 못했다면 비가역적 변형이다. 이 같은 비가역적 변형이 소성변형(plastic deformation)이다. 이는 변형력과 변형과의 관계에서 탄성한계를 넘으면 소성변형이 되고 변형력이 어느 단계(파괴점)에 도달하면 물체는 부서지고 만다. 고전역학적으로는 소성변형은 비가역적이다. 만일 소성변형이 가역적이며 또한 비등방성이면 고전역학적으로 설명할 수 없다.

○ 극저온에서 원자고체의 소성을 일의적으로 기술하는 것은 더욱 어려움이 있다. 1995년에 발표된 보즈-아인슈타인 응축결과로 극저온에서 원자고체의 소성 메커니즘을 규명하려는 노력들이 계속되어 왔으며 과학자들이 풀어야 할 숙제다. Science 2005 특집호에 “인류가 풀어야 할 125가지 문제” 중의 하나로 ‘초고체’ 문제가 선정되기도 하였다.

○ 이 리뷰는 2013년, 프랑스 Ariel Haziot 연구그룹이 양자결정체의 특이한 소성특성을 발표함으로써 헬륨고체의 양자결정체의 메커니즘을 규명하는 데 중요한 전기를 마련하였다. 이들은 극저온에서 He-4고체의 불순물로 He-3을 주입시켜 생긴 어긋나기 결함의 역학적 거동을 정교한 실험으로 양자고체의 소성특성을 해석하였다. He-4 결정체의 소성은 가역적이며 비등방성임을 실험을 통하여 확인하였다. 이는 어긋나기 결함 면이 hcp의 기준면을 따라 이동되기 때문이었다.

○ 국내에서는 극저온에서 원자 및 분자물리학 연구가 대학을 중심으로 진행되고 있다. 부산대, 서울대, KRISS, KAIST, 표준과학원에서 보스-아인슈타인 응축과 초유동 연구가 진행되고 있다. 특히 He-4고체의 초유동 연구는 KAIST의 김은성 교수가 2004년 펜실베이니아 대학에서 M. H. W. Chan 교수와 함께 2.176K 저온에서 액체 헬륨의 초유동 관측결과를 Nature에 최초로 발표함으로써 학계의 큰 관심을 받았다. KAIST 초고체 연구단은 현재 초유동 연구에 선도적인 연구성과를 올리고 있으며 앞으로의 연구성과에 대하여 크게 기대하고 있다.

저자

Ariel Haziot et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2013

권(호)

110(3)

잡지명

Physical Review Letters

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

0353011~0353015

분석자

윤*중

분석물

• 양자결정체의 거대 소성.pdf [3,310,813 byte]

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