상관관계가 있는 무질서의 결정학

전문가 제언

○ 결정학은 규칙적인 원자의 배열로 이루어진 결정의 구조를 밝힌다. 단순한 결정은 물론 리보솜(ribosome)과 같은 복합체를 원자 분해능으로 해석할 수 있다. 결정학이 과학기술 발전에 기여한 공로는 그간 이 분야에 수여된 20개의 노벨상이 증명하며 유엔은 그 공로를 인정하여 2014년을 ‘세계 결정학의 해’로 선언하기에 이르렀다. 하지만 액체의 무작위성과 결정의 주기적 질서의 중간쯤 되는 성질을 가진 얼음과 같은 단순한 물질을 고전 결정학은 만족스럽게 기술할 수 없다.

 

○ 이 논문에서는 상관관계를 갖는 무질서한 상태를 해석하는 방법에 대하여 소개한다. 이런 배경에는 산란을 일으키는 소스가 X선, 중성자, 전자 등으로 다양화되고 소스의 세기가 강력해진 것이 중요한 역할을 하였다. 상관성 무질서의 특징인 퍼진 산란의 회절패턴을 짝 분배함수(PDF)로 변환시키고 적절한 모델링을 통해 잘 알려진 삼각형 Ising 반강자성체의 스핀상태에 매핑(mapping)하는 방법을 보기로 설명하였다.

 

○ 현대 결정학에서는 첨단설비가 필수적이다. 대표적인 예가 중성자 소스와 강력한 에너지의 전자 및 X선을 발생시키는 방사광가속기이다. 세계적으로 중성자 소스로는 미국 오크리지국립연구소(ORNL)의 HFIR, 로스알라모스 국립연구소(LANL)의 LANSCE, 일본의 J-PARC, 영국 의 ISIS를 들 수 있다. 이 논문의 저자들이 속한 ISIS는 고온초전도체와 축구공 모양 풀러린(C60)의 결정구조를 밝힌 것으로 유명하다. 전 세계에는 총 20여 개의 방사광가속기가 건설되어 결정학 연구에 이용되고 있다.

 

○ 국내에서는 원자력연구원의 30MW 다목적 원자로 하나로(HANARO: High Flux Advanced Neutron Application Reactor)가 1995년에 가동되어 동위원소 생산을 비롯한 중성자 연구의 구심적 역할을 한다. 방사광 분야에서는 포항가속기연구소의 3세대 방사광가속기가 1995년에 가동하였고 세계에서 세 번째로 4세대 가속기(PAL-XFEL)가 금년 완공을 목표로 건설 중이다. 결정학을 비롯한 기초과학과 공학 분야의 활발한 연구가 기대된다.

 

저자

David A Keen and Andrew L. Goodwin

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

521()

잡지명

Nature

과학기술
표준분류

재료

페이지

303~309

분석자

박*철

분석물

• 상관관계가 있는 무질서의 결정학.pdf [579,938 byte]

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