서울대와 아주대 공동 연구팀이 자기장 내 ‘평평띠(flat band)’ 구조의 전자들 움직임에 대한 새로운 분석법을 발견했다고 9일 밝혔다. 이 분석법을 활용하면 신물질 개발에 도움이 된다는 설명이다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)의 지난달 5일자 온라인판에 실렸다.
평평띠란 전자들 간 형성되는 독특한 띠 구조 중 하나다. 띠를 이루는 모든 전자가 같은 값의 에너지를 갖고 있어 유효 질량이 무한히 크다는 특성을 갖는다.
이 같은 특성 덕분에 평평띠에서는 초전도, 자성 등과 관련한 흥미로운 현상들이 발현될 가능성이 있어 그동안 학계에서 많은 관심을 끌어왔다.
이번 연구에서 연구팀은 평평띠 전자들의 양자역학적 에너지값을 뜻하는 ‘란다우 준위’가 자기장의 세기에 비례한다는 사실을 확인했다. 그동안 평평띠 전자들의 유효 질량이 무한히 커 자기장에 반응하기 어렵다는 게 일반적 개념이었다.
연구를 진행한 임준원 아주대 교수는 “이번 연구 결과가 추후 양자기하학 원리로 작동하는 신물질을 개발하는 데 도움이 될 수 있기를 바란다”고 말했다.