광주과학기술원(GIST)은 물리·광과학과 이종석 교수 연구팀이 서강대학교와 공동으로 ‘반데르발스 바일 반금속’으로 알려진 이차원 물질(WTe₂, MoTe₂)이 고압 환경에서 어떻게 구조와 전자적 성질을 변화시키는지를 규명했다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 고압 조건에서 위상 물질의 구조 전이와 초전도 현상이 서로 밀접하게 연결돼 있다는 사실을 실험적으로 입증해 주목받고 있다.

연구팀은 특히, 압력이 가해질 때 반데르발스 물질의 구조가 층과 층 사이(inter-layer), 그리고 층 내부(intra-layer)에서 서로 다르게 변화한다는 사실을 정량적으로 입증하고, 이를 설명할 수 있는 새로운 구조 변화 모델을 제시해 학술적 가치를 높였다.

이 연구 결과는 고압 물질 연구뿐 아니라, 나노·양자 소재 개발의 중요한 이론적 기반으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이종석 교수는 “이번 연구는 구조 전이, 위상 상태 변화, 초전도성 발현 간의 연관성을 실험적으로 확인하고, 압력에 따른 구조 변화 모델을 제시함으로써 고압 연구의 새로운 이론적 기반을 마련한 데 의미가 있다”며 “이차원 위상물질에서 구조와 전자 특성이 긴밀히 연결돼 있다는 점을 밝혀내면서, 향후 스핀트로닉스·양자 컴퓨팅 소자에서 위상 제어 기술 개발의 중요한 단초가 될 것”이라고 설명했다.

GIST 이종석 교수가 지도하고 주휘인 박사가 수행한 이번 연구에는 서울대학교, 서강대학교, 한국표준과학연구원, 포스텍 등의 연구진이 참여했으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 국제학술지 ‘NPG 아시아 머티리얼즈(NPG Asia Materials)’에 지난 4월30일 온라인 게재됐다.