Chiral solitons in a coupled double Peierls chain (이중 파이얼스 원자선에서의 카이럴솔…

Chiral solitons in a coupled double Peierls chain 

(이중 파이얼스 원자선에서의 카이럴솔리톤 발견)

천상모, 이성훈 (IBS), 김태환 (POSTECH), 염한웅 (IBS, POSTECH)

2010년 이후 응집물질물리학계에서 가장 중요한 이슈는 소위 위상물질이며, 이들의 핵심 특성은 그 물질들의 경계면에서 강하게 보호되는 카이럴전류가 흐른다는 것이다. 그러나, 2, 3 차원 위상물질의 카이럴전류가 양자스핀홀전류나 위상표면상태로 잘 알려진 반면 1차원 위상절연체의 경우의 카이럴전류의 개념조차 확립되어 있지 않았다. 본 연구에서는 염한웅 등이 1999년 발견한 1차원 파이얼스 원자선인 인듐원자선계가 특이한 원자구조에, 즉 이중 원자선구조, 기인하여 완전히 새로운 종류의 위상질서(Z4 질서)를 갖는 1차원 위상절연체임을 밝혔다. 또한 이러한 새로운 위상질서가 경계면의 카이럴전류에 해당하는 카이럴솔리톤을 가진다는 것을 이론적으로 예측하였으며, 이를 2012년 김태환/염한웅이 발견한 인듐원자선계의 위상솔리톤을 보다 깊이 있게 분석하여 실험적으로 확인하였다. 이로서 위상절연체의 카이럴전류가 모든 차원에 존재한다는 것을 증명, 위상물질 물리학의 발전에 중대한 기여를 하였고, 카이럴솔리톤에 실리는 단전자의 카이럴전류를 사용하는 새로운 정보처리개념의 단초를 제공하였다.