KPI뉴스 - KAIST 민범기 교수팀, 물리학계 통념 뒤집는 발견

  • 구름많음영주30.3℃
  • 구름많음부여30.7℃
  • 구름많음의령군33.7℃
  • 구름많음강화26.1℃
  • 구름많음고흥31.3℃
  • 구름많음함양군33.2℃
  • 흐림파주26.0℃
  • 구름많음서산28.5℃
  • 구름많음진도군30.1℃
  • 맑음완도33.2℃
  • 맑음대구33.9℃
  • 흐림이천28.2℃
  • 맑음경주시35.9℃
  • 흐림원주28.6℃
  • 구름많음부안31.7℃
  • 구름많음고창30.2℃
  • 구름많음충주30.6℃
  • 맑음고산29.1℃
  • 흐림흑산도29.6℃
  • 구름많음고창군29.0℃
  • 구름많음세종29.9℃
  • 맑음양산시33.6℃
  • 맑음울릉도30.3℃
  • 맑음여수30.0℃
  • 맑음성산30.5℃
  • 구름많음동해28.4℃
  • 구름많음금산32.0℃
  • 맑음영천33.6℃
  • 맑음상주32.8℃
  • 구름많음장흥29.8℃
  • 흐림춘천26.7℃
  • 흐림인제27.7℃
  • 흐림북춘천27.3℃
  • 구름많음해남31.4℃
  • 구름많음순천29.4℃
  • 구름많음진주31.3℃
  • 구름많음백령도25.4℃
  • 구름많음봉화29.8℃
  • 흐림동두천26.8℃
  • 구름많음북강릉30.1℃
  • 흐림양평26.9℃
  • 비인천26.2℃
  • 맑음남해29.8℃
  • 흐림철원29.0℃
  • 구름많음밀양33.5℃
  • 구름많음전주32.8℃
  • 구름많음영월30.6℃
  • 흐림천안30.1℃
  • 구름많음보령30.3℃
  • 구름많음군산31.3℃
  • 구름많음구미33.2℃
  • 구름많음합천33.1℃
  • 구름많음순창군32.4℃
  • 맑음북부산32.3℃
  • 맑음추풍령31.8℃
  • 구름많음정읍28.9℃
  • 구름많음강진군32.1℃
  • 구름많음안동30.7℃
  • 구름많음영광군30.7℃
  • 비서울26.2℃
  • 구름많음남원32.4℃
  • 맑음거제29.6℃
  • 구름많음거창33.5℃
  • 구름많음산청31.9℃
  • 구름많음장수30.5℃
  • 비청주31.5℃
  • 맑음영덕35.2℃
  • 구름많음청송군32.9℃
  • 맑음부산31.4℃
  • 구름많음보은30.6℃
  • 구름많음대전32.2℃
  • 구름많음광양시32.2℃
  • 구름많음서청주26.9℃
  • 구름많음정선군31.6℃
  • 맑음김해시33.2℃
  • 맑음통영30.8℃
  • 구름많음태백30.7℃
  • 구름많음광주31.8℃
  • 구름많음제천26.4℃
  • 맑음보성군31.4℃
  • 맑음울산34.4℃
  • 구름많음문경31.8℃
  • 흐림홍천27.2℃
  • 구름많음의성32.6℃
  • 구름많음홍성30.3℃
  • 구름많음임실30.6℃
  • 맑음포항35.4℃
  • 맑음북창원33.9℃
  • 맑음울진27.5℃
  • 맑음제주32.0℃
  • 흐림수원27.8℃
  • 흐림속초27.4℃
  • 구름많음목포30.5℃
  • 구름많음대관령27.2℃
  • 맑음창원31.8℃
  • 구름많음강릉32.3℃
  • 구름많음서귀포30.4℃

KAIST 민범기 교수팀, 물리학계 통념 뒤집는 발견

유충현 기자
기사승인 : 2025-10-02 07:38:21
'광자 시간 결정' 자발방출 증폭 입증…세계 최고 학술지 게재
기존 사이언스지 논문 뒤집어…양자컴퓨터 개발 가속화 전망

국내 연구진이 물리학계 기존 이론을 뒤집는 발견을 세계 최고 권위 학술지에 발표했다.

 

한국과학기술원(KAIST, 카이스트) 물리학과 민범기 교수 연구팀이 수행한 광자 시간 결정 자발방출 연구가 미국물리학회가 발행하는 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)' 최근호(9월 22일자)에 실렸다. 

 

피지컬 리뷰 레터스는 물리학 분야에서 가장 권위 있는 학술지 중 하나다. 아인슈타인의 상대성이론이나 수많은 노벨상 논문이 이 학술지를 통해 발표됐다. 이 저널에 논문을 게재하는 것만으로도 세계 최고 수준의 연구로 인정받는다. 이 연구는 미국물리학회 매거진 '피직스(Physics)'에서도 특집 기사로 다루는 등 학계의 주목을 받았다.

 

▲ 한국과학기술원(KAIST, 카이스트) 전경. [카이스트 제공]

 

광자 시간 결정은 물질의 성질을 매우 빠르게 변화시켜 빛의 에너지를 저절로 증폭시키거나 억제할 수 있는 인공 물질이다. 최근 여러 차세대 기술 분야에서 활용할 수 있는 핵심 소재로 주목받고 있다. 일반적인 원자들이 공간상에서 일정한 패턴으로 반복 배열되어 있다면, 이 물질은 시간에 따라 규칙적으로 성질이 바뀐다. 

 

2022년 사이언스(Science)지에 게재된 연구에서는 이런 물질 속에서 원자가 빛을 내뿜는 '자발방출' 현상이 특정 조건에서 완전히 사라질 것이라고 예측했다. 하지만 민 교수 연구팀이 이론적으로 규명한 결과는 완전히 반대였다. 자발방출이 사라지는 것이 아니라 오히려 증폭된다는 정반대 결과를 입증했다. 

 

연구팀은 여기서 한 걸음 더 나아가 지금까지 알려지지 않은 완전히 새로운 현상도 예측했다. 일반적으로 원자는 에너지가 높은 '들뜬 상태'에서 낮은 '바닥 상태'로 떨어지면서 빛을 낸다. 그런데 광자 시간 결정 안에서는 원자가 바닥 상태에서 들뜬 상태로 올라가면서 동시에 빛을 내뿜는 역설적 현상이 일어날 수 있다는 것이다.

 

민 교수는 "이번 성과는 시간적으로 빠르게 변하는 환경에서 자발방출을 설명하는 기본 이론을 재확립한 것"이라며 "빛-물질 상호 작용 연구의 패러다임을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다"고 전했다. 특히 차세대 양자컴퓨터 개발을 비롯해 고성능 레이저, 초정밀 센서 등 다양한 광학 기술 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

이번 연구는 KAIST가 주도하고 기초과학연구원(IBS), UC버클리, 홍콩과학기술대학 등이 참여한 국제 공동연구로 진행됐다. KAIST 내에서도 민범기 교수팀을 중심으로 재료공학과 신종화 교수, 기계공학과 전원주 교수, 물리학과 조길영 교수 등이 협력했다. 

 

KPI뉴스 / 유충현 기자 babybug@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]