전자·스핀 양자수송 및 에너지 특성 예측 위한 새로운 이론 확립
한국연구재단은 13일 김용훈(KAIST) 교수 연구팀이 현대 양자수송 표준이론의 대안을 제시했다고 밝혔다. 나아가 나노소자 에너지 특성까지 정확히 예측할 수 있는 이론을 확립, 소프트웨어로 구현했다.
일상 가전제품에선 전자가 입자적 성격을 띠고 옴의 법칙으로 대표되는 고전방식으로 흐르지만, 최신 전자제품에 들어있는 첨단 나노소자에선 전자가 양자적 특성을 띠고 있다.
이 때문에 원자나 분자 수준에서 단위정보를 처리하는 신개념 반도체 소자나 수소전지 같은 차세대 에너지 소자 설계를 위해서는 전자 및 스핀의 양자수송 특성을 반영해 소자의 동작을 미리 예측하는 과정이 필수적이다.
연구팀은 비평형 상태의 나노 소자를 닫힌 양자계로 보고 양자수송 현상을 한쪽 전극에서 다른 쪽 전극으로 전자가 광학여기 되는 현상에 대응시키는 관점을 제안했다.
이 계산방식을 활용하면 소자의 전류-전압 특성 이외 에너지 특성까지 기술할 수 있으며, 특히 배터리 같은 에너지 저장소자, 촉매나 연료전지 같은 에너지 변환소자 등 원자 수준 에너지 소자 설계의 중요한 실마리가 될 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업, 나노소재원천기술개발사업, 기초연구실지원사업, 글로벌프론티어 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 게재됐다.
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