[이대수 교수 연구실] 비평형 원자구조를 이용해 고기능성 산화물 이종구조 구현

Caption: 투과전자현미경을 통한 산소팔면체 회전 패턴 및 강유전성의 원자단위 시각화

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포스텍(포항공대) 이대수 교수 연구팀이 비평형 원자구조를 이용해 고기능성 산화물 이종구조를 구현하였다. 

물리학과 이대수 교수 연구팀, 신소재공학과 최시영 교수 연구팀, 서울대학교 노태원 교수 연구팀, 숭실대학교 박세영 교수 연구팀, 광주과학기술원 이종석 교수 연구팀, 그리고 Rutgers University 연구팀과의 (국제) 공동연구를 통해, 원래 비평형 상태였던 원자구조를 인공적으로 안정화하고, 이를 통해 상온 강유전성을 구현할 수 있음을 보였다. 이 연구는 저명 학술지인 Nature Communications 최신호에 게재됐다. 이번 연구는 새로운 개념의 기능성 이종구조 합성법을 제시함으로써 반전 비대칭성에 기반을 한 여러 양자 물성 연구에 응용할 수 있는 토대를 마련한 연구로 평가된다.

페로브스카이트 구조의 산화물은 산소 팔면체의 회전에 따라 원자구조가 틀어지고, 그 성질이 결정된다. 실제로는 안정적인 평형상태의 산소 팔면체는 몇 개 되지 않아 페로브스카이트 산화물의 특성과 기능이 제한적이 될 수밖에 없다. 본 연구에서는 이종구조 설계/합성을 통해 새로운 산소 팔면체 회전 패턴을 인공적으로 안정화하였고, 이를 통해 상온 강유전성이 발현될 수 있음을 보였다.

연구를 주도한 이대수 교수는 “미세한 원자구조의 변이를 제어해 독특한 산소 팔면체의 구조를 실현해 자연에서는 볼 수 없는 새로운 물리적 현상을 만들 수 있음을 확인했다”며 “특히, 물리학과와 신소재공학 융합 연구의 성과로 소재 설계를 위한 계산, 새로운 물질 합성, 새로운 현상을 이해하기 위한 분석이 가능하다는 것을 확인해 의미가 크다”고 평가했다.