[조길영 교수 연구실] 비 페르미 액체를 구현하는 효과적인 방법을 발견

 Caption: (a) 1차원 도선이 만나는 연결 지점에서의 전자들의 hopping과 back scattering등에 대한 섭동으로써 0차원 전도율을 계산할 수 있고, 이를 (b) 네트워크 물질에 대한 2차원 전도도로 확장. (c) 2차원 네트워크 물질의 온도에 대한 “상도표”.

포스텍(포항공대) 조길영 교수 연구팀이 비 페르미 액체를 구현하는 효과적인 방법을 발견했다.

물리학과 조길영 교수 연구팀은 비 페르미 액체 (Non-Fermi liquid)를 2차원 네트워크 구조를 통해 구현할 수 있음을 보였다. 이 연구는 미국 물리학회의 저명 학술지인 Physical Review Letters 최신호에 게재됐다. 이번 연구는 비 페르미 액체를 보편적으로 구현할 수 있는 새로운 모델을 제공했을 뿐만 아니라 고온 초전도체 및 금속-비금속 상전이와 같은 다체 (many-body) 현상을 이론적으로 기술하는 아이디어를 제시한 연구로 평가된다.

일반적인 금속은 전자의 들뜸이 준입자(quasi particle)로써 설명되는 란다우 페르미 액체 이론(Landau Fermi liquid theory)으로써 기술 된다. 하지만 구리산화물과 같은 고온 초전도체는 페르미 액체 이론을 따르지 않는다는 것이 알려졌고, 이에 따라 란다우 페르미 액체 이론을 따르지 않는 비 페르미 액체가 주목을 받아왔다. 본 연구에서는 뒤틀린 이중층 그래핀, 그래핀 위의 헬륨, 무아레 전이금속 등에서 볼 수 있는 네트워크 구조에서 비 페르미 액체가 발현될 수 있음을 보였다. 2차원 네트워크 구조를 1차원 도선의 배열(array)으로 모델링하였고, 각 도선이 만나는 연결 지점에서의 전자들의 hopping, backscattering등의 섭동이론으로 전기적 저항을 계산하였다. 그 결과 란다우 액체 이론과 완전히 다른 온도 의존성을 보였을 뿐 아니라 물질의 세부 사항에 상관없이 전자들의 상호작용의 세기에 의해서만 결정되는 보편적 매개변수로 스케일링 된다는 것을 보였다. 이번 연구를 주도한 조길영 교수는 “해당 연구가 기존의 이론으로 잘 설명되지 못한 많은 강상관 비-페르미 전자계 관련 실험들을 설명해줄 것”이라고 밝혔다.