﻿ ‘ 옴 의 법칙 ’ 바일 금속 으로 증명 된 최초 의 예외 | 지스 트 신문 
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 ‘ 옴 의 법칙 ’ 바일 금속 으로 증명 된 최초 의 예외 
 왼쪽 - 카 이 랄 변칙 과 차지 펌핑 오른쪽 - 바일 금속 에서 자기장 에 따른 전류 - 전압 의 관계 
 2017 년 8 월 POSTECH 물리학 과 김지훈 교수 팀 은 바일 금속 에서 옴 의 법칙 이 성립 하 지 않 는 것 을 발견 했 다는 내용 의 논문 을 발표 했 다 . 바일 금속 은 2013 년 POSTECH 김기석 교수 와 대구대 김헌정 교수 연구 팀 이 최초 로 발견 한 금속 이 다 . 
 최초 로 옴 의 법칙 을 깬 금속 
 김지훈 교수 는 “ 이미 옴 의 법칙 이 깨진 것 이 아니 냐는 말 을 하 는 경우 가 있 다 . 그래서 이번 연구 결과 가 최초 인지 의문 을 가지 고 , 중요 하 지 않 다고 생각 한다 ” 며 아쉬움 을 표했 다 . 옴 의 법칙 은 항상 성립 해 왔 고 예외 가 발견 된 경우 는 바일 금속 이 처음 이 다 . 금속 에서 저항 이 일정 할 때 전류 와 전압 이 비례 하 는 법칙 이 옴 의 법칙 이 다 . 이런 옴 의 법칙 이 성립 하 지 않 는다고 오해 받 는 대표 적 인 예 는 반도체 , 초전도체 , 탄소 나노 튜브 등 이 있 다 . 
 하 지만 옴 의 법칙 은 금속 에 적용 되 는 법칙 으로 , 반도체 는 금속 이 아니 기 때문 에 옴 의 법칙 을 이야기 할 수 없 다 . 
 또한 , 초전도체 는 저항 이 0 이 기 때문 에 옴 의 법칙 이 여전히 성립 한다 . 탄소 나노 튜브 는 일정 한 값 의 저항 ( Quantum conductance ) 을 가진다 . 결국 바일 금속 만 이 옴 의 법칙 이 성립 하 지 않 는 유일 한 경우 다 . 
 반도체 의 단점 을 보완 하 고 장점 을 가진 바 일 금속 
 바일 금속 은 반도체 의 단점 을 보완 하 여 트랜지스터 나 다이오드 를 대체 가능 할 것 으로 기대 된다 . 반도체 는 사람 들 이 전류 의 흐름 을 자유자재 로 제어 할 수 있 도록 돕 지만 열 을 내보내 는 점 에 있 어 문제 가 있 다 . 반도체 는 열전도도 가 뒤떨어져 열 을 빠르 게 내보내 기 힘들 기 때문 이 다 . 바일 금속 은 옴 의 법칙 을 깨 서 전류 의 흐름 을 조절 한다 . 그래서 트랜지스터 나 다이오드 로 만들 수 있 고 , 열전도도 도 높 아 열 을 빠르 게 방출 할 수 있 다 . 
 바일 금속 의 특이 한 구조 에서 비롯 된 전류 - 전압 특성 
 왼쪽 – 카 이 랄 변칙 과 차지 펌핑 
 오른쪽 – 바일 금속 에서 자기장 에 따른 전류 - 전압 의 관계 
 이번 연구 결과 는 바일 금속 에서 의 비데 만 - 프란츠 법칙 1 ) ( Wiedemann - Franz law ) 을 연구 하 던 중 우연히 발견 돼 관심 을 끌 었 다 . 
 POSTECH 김기석 교수 와 대구대 김헌정 교수 는 지난 2013 년 세계 에서 최초 로 바일 금속 를 발견 했 다 . 
 김기석 교수 는 이론 적 으로 바일 금속 의 특징 몇 가지 를 예측 했 다 . ( Role of axion electrodynamics in Weyl metal : Violation of Wiedemann - Franz law , POSTECH 김기석 ) 김지훈 교수 는 이 에 이어 비데 만 - 프란츠 법칙 이 깨지 는 것 을 실험 적 으로 증명 하 고자 했 다 . 
 김지훈 교수 는 전기전도도 를 측정 하 던 중 , 전류 - 저항 이 비 선형 임 을 발견 했 다 . 이 는 저항 이 일정 할 때 전류 - 저항 이 선형 이 여야 하 는 옴 의 법칙 을 벗어난다 . 
 김기석 교수 와 김지훈 교수 는 이론 적 으로 옴 의 법칙 이 깨진 이유 를 찾 던 중 바일 금속 의 특징 에 집중 했 다 . 김지훈 교수 는 바일 금속 에서 옴 의 법칙 이 깨지 는 이유 에 대해 “ 바일 금속 은 카 이 랄 변칙 2 ) 을 통해 차지 펌핑 이 생긴다 . 이 효과 를 고려 하 니 이론 적 으로 모두 맞 아 들 었 다 ” 고 말 했 다 . 
 본 연구 는 김지훈 POSTECH 물리학 과 교수 팀 과 김헌정 대구대 교수 의 공동 연구 로 이뤄졌 다 . 이 는 세계 적 인 학술지 에 2017 년 8 월 14 일 게재 됐 다 . 
 1 ) 비데 만 - 프란츠 법칙 : 열전도도 과 전기전도도 , 온도 사이 의 관계 
 2 ) 카 이 랄 변칙 : 카 이 랄 성 을 갖 는 입자 들 의 카 이 랄 전류 가 보존 되 
 지 않 는 변칙 
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