성균관 대 이영희 교수 연구 팀 , 2 차원 물질 의 양자 상전 이 특성 변화 발견 - 중앙일보 
 [ 중앙일보 ] 입력 2018 . 05 . 25 14 : 45 
 성균관 대학교 ( 총장 정규상 ) 에너지 과학 과 이영희 교수 ( IBS 나노 구조 물리 연구 단장 ) 연구 팀 은 최근 트랜지스터 로서 , 층상 구조 물질 인 이 황화몰리브덴 ( Molybdenum disulfide , MoS 2 ) 에서 나타나 는 도체 - 부도체 상전이 ( metal - insulator transition , MIT ) 현상 을 측정 하 고 , 양자 상전이 ( quantum phase transition ) 현상 으로 설명 이 가능 하 다는 것 과 두께 에 따라 상전 이 특성 이 바뀜 을 발견 하 였 다 . 
 이영희 나노 구조 물리 연구 단 단장 
 오래 전 부터 이론 적 으로 2 차원 이하 의 시스템 에서 는 부도체 에서 도체 로 의 양자 상전이 가 불 가능 하 다고 예측 되 고 믿 어 져 왔 다 . 그러나 실리콘 에서 의 2 차원 시스템 에서 도체 - 부도체 상전 이 현상 이 실험 적 으로 1994 년 발견 된 이후 수많 은 연구 가 진행 되 어 왔 는데 , 전자 사이 의 상호 작용 이 2 차원 시스템 에서 도체 - 부도체 상전이 의 요인 이 라는 것 이 보통 통상 적 인 모형 으로 받아들여 지 고 있 다 . 하지만 아직 까지 2 차원 시스템 에서 도체 - 부도체 상전 이 현상 은 물리학 에서 가장 풀 기 어려운 난제 중 하나 로 남 아 있 었 다 . 
 도체 - 부도체 상전이 를 양자 상전이 로 보 는 경우 2 차원 시스템 에서 도체 - 부도체 상전이 가 전자 의 상호 작용 에 기인 한 것 이 라는 데 에 대체 적 으로 동의 한다 . 그러나 한계 차원 ( marginal dimension ) 인 2 차원 에서 불순물 과 상호 작용 의 상관 관계 를 명확 하 게 이해 하 는 것 은 미묘 하 여 쉽 게 이해 할 수 없 었 다 . 특히 두 효과 가 비슷 하 게 중요 한 경우 는 이론 적 접근 이 어려울 뿐 만 아니 라 , 실험 적 으로 도 가용 시스템 의 한계 때문 에 풀 수 없 는 난제 에 가까웠 다 . 
 문병 희 나노 구조 물리 연구 단 연구원 
 이영희 교수 연구 팀 은 2 차원 반도체 물질 은 불순물 이 많 은 반면 큰 유효 질량 과 작 은 유전율 때문 에 전자 간 상호 작용 이 크 고 또 두께 에 따라 두 조건 이 바뀔 수 있 다는 점 에 착안 해 , 여러 두께 의 이 황화몰리브덴 으로 불순물 과 상호 작용 의 상관관계 및 새로운 물리 현상 을 발견 할 수 있 을 것 이 란 기대감 으로 실험 을 수행 하 였 다 . 그 결과 이 물질 시스템 에서 의 도체 - 부도체 상전이 가 양자 상전이 로 잘 설명 되 는 것 을 확인 하 였으며 , 다 층 에서 처럼 전자 간 상호 작용 이 충분히 큰 경우 불순물 의 영향 을 최소한 으로 차폐 시켜 마치 불순물 이 없 는 경우 의 상전이 처럼 작용 할 수 있 다는 것 을 확인 하 였 다 . 반 대로 단층 에서 는 불순물 에 의해 상전이 가 유도 되 며 따라서 다 층 에서 상호 작용 의 비대칭 성 에 의해서 생겨나 는 비대칭 적 임계 지수 ( critical exponent ) 가 단층 에서 는 대칭 적 으로 바뀌 는 현상 을 확인 하 였 다 . 
 본 연구 의 심사 를 맡 았 던 위원 중 한 명 은 “ 이 새로운 물질 에서 의 2 차원 도체 - 부도체 상전이 에 대한 결과 는 오랫동안 풀리 지 않 고 있 는 문제 에 대해 새로운 관심 과 다 체계 에서 의 앤더슨 국소 화 ( Anderson localization ) 라는 매력 적 인 문제 에 대한 관심 을 다시금 불러 올 수 있 을 정도 로 흥미 롭 다 ” 고 평가 했 다 . 
 이번 연구 결과 는 세계 최고 학술지 네이처 커뮤니케이션 ( Nature communications , IF 12 . 124 ) 온라인 판 에 영국 시간 으로 5 월 24 일 에 오전 10 시 에 게재 됐 다 . 
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