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전북대학교 최형국 교수, 부산대 정윤철 교수, 카이스트 최형순 교수 연구팀이 공동연구를 통해 2차원 전자의 파동성을 이용한 공진기를 구현해 내는 데 성공했다.
이번 연구는 전자의 파동성을 이용하는 ‘전자광학’ 기반 소자의 가능성을 제시했다는 점에서도 의미가 크다. 지금까지 직진하는 1차원 전자를 가두어 공진기를 만든 사례는 있었지만, 2차원 평면상에서 반사나 회절, 간섭 등이 복합적으로 일어나는 전자를 가두어 공진기를 만든 것은 이번이 처음이다.
연구팀은 나노소자 공정을 통해 전자의 파동을 반사시킬 수 있는 곡면 거울을 제작하여 광공진기의 구조를 2차원 전자계에 적용했다.
그리고 전기적 측정을 통해 전자의 공명 특성을 관측함으로써 양자역학적 특성을 갖는 물질 파동 또한 빛과 동일한 방법으로 가두어 둘 수 있다는 사실을 규명했다.
빛을 이용한 광공진기가 현대 정보·통신 산업에 필수적인 것과 같이, 전자공진기는 양자 정보를 처리하는 차세대 반도체 소자를 설계하는 데 널리 활용될 수 있다. 또한 1차원 전자뿐만 아니라 2차원 전자로도 공진기를 만들 수 있게 됨에 따라 보다 다양한 형태로 전자를 제어할 수 있는 원천기술로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구 결과는 네이처 자매지인 『Nature Communications (IF=17.7)』 최신호에 게재됐다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단의 선도연구센터 지원을 중심으로 이뤄졌다. 이 외에도 한국연구재단의 양자컴퓨팅 개발사업, 기본연구, 중견연구 등의 지원이 있었다.
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