물리학과

충남대학교 물리학과 강창종 교수는 새로운 강상관계 물질 분류군을 이론적으로 찾아냈다.

충남대학교 물리학과 강창종 교수는 미국 뉴저지 주립대 럿거스 대학의 물리천문학과 가브리엘 코틀리어 교수와 함께 최근 실험적으로 발견된 산화니켈초전도 물질이 기존의 강상관계 물질 분류군에 속하지 않고, 새로운 강상관계 물질 분류군에 속한다는 것을 이론적으로 규명하였다.

대표적인 강상관물질 중에서 초전도를 보이는 물질로써, 산화구리초전도체와 철기반 초전도체가 있다. 산화구리초전도체인 경우 모트 물리(Mott physics)를, 그리고 철기반 초전도체인 경우 훈트 물리(Hund’s physics)를 기반으로 각각의 물질에서 일어나는 물리 현상을 이해하려고 하고 있다. 최근 산화니켈초전도 물질이 실험적으로 발견되고나서 물리학자들은 이 물질이 어떠한 강상관계 물질 분류군에 속하는지에 대해 많은 관심을 보였다. 모트 물리, 콘도 물리(Kondo physics), 훈트 물리 등등이 이 물질에서 중요할 것이라는 다양한 이론적 제안들이 있어왔다. 본 연구에서는 강상관물질에서의 전자 간의 강한 상호작용을 제대로 기술하는 계산방법론을 이용하여 산화니켈초전도체의 물성을 자세히 연구하였고, 그 결과 낮은 에너지 영역대에서는 모트 물리가 지배하다가 에너지가 점점 증가함에 따라 훈트 물리가 지배하는 양상을 발견하였다. 이러한 양상은 기존의 강상관계 물질에서는 발견되지 않았던 새로운 현상으로, 이를 기반으로 숨겨진 훈트 물리(Hidden Hund’s physics)라는 새로운 강상관 물질 분류군을 이론적으로 확립할 수 있었다. 이번 연구는 강상관 초전도체를 이해하는 새로운 이론적 틀을 제시했다는 점에서 의의가 크다. 이 연구결과는 물리학 저명 학술지 Physical Review Letters에 출판되었다.

[그림] (a) 산화니첼초전도체는 에너지에 따라 모트에서 훈트로 전이되는 양상을 보여준다. (b) 반면 산화구리초전도체는 이러한 전이 양상을 보여주지 않는다.

“Optical Properties of the Infinite-Layer La_1-xSr_xNiO₂ and Hidden Hund’s Physics”,

Chang-Jong Kang and Gabriel Kotliar, Physical Review Letters 126, 127401 (2021)

Link: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.127401