POSTECH 이기봉 교수 연구팀, 오비탈-격자구조의 상호작용, 40여 년 만에 실험적 증명
최근 들어 강상관계 물질의 물성에 관한 연구는 미시적인 관점에서 물질의 특성을 나타내는 스핀, 오비탈, 격자구조의 상호작용에 초점이 맞추어져 왔다. 물질의 구조 변이의 원인이 되는 오비탈-격자구조의 상호작용 및 관계(quadrupole-strain interaction)는 1960년대부터 상호 비례한다는 이론이 제안되어 왔으나 실험적 증거가 미비한 채로 관련된 실험결과 분석에 원용되어 왔는데 이번에 DyB4 단결정 시료를 사용한 실험을 통해 이 현상을 세계 최초로 증명할 수 있었다.
연구팀은 희토류(rare-earth) 금속 화합물의 하나인 DyB4가 영하 260.7도 이하에서 정방(cubic)결정에서 단사(monoclinic)결정으로 변화하며 동시에 일어나는 사중극자 모멘트 정렬을 관찰하는데 성공했으며, 중성자 산란 실험의 스핀방향 변화 결과와도 일치하는 것을 확인하였다.
이는 이론에 머물러 있던 오비탈-격자의 상호 비례관계를 실험으로 증명한 것으로, 그간의 연구결과를 뒷받침해줄 뿐만 아니라 전이금속 산화물 및 희토류 금속 물질에서 일어나는 구조변화의 메커니즘을 설명하는 직접적인 증거를 제시한 것으로 평가된다.
본 연구는 포항방사광가속기 3C2 빔라인에서 고 분해능 공명 X-선 산란 측정법을 통하여 수행되었다. 공명 X-선 산란은 방사광을 이용하여야만 가능한 실험기법으로써, 모든 물질들이 고유하게 특정한 에너지의 X-선에만 뚜렷하게 반응하는 공명현상을 이용하여 물질의 구조를 분석하는 기법이다.
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2009년 10월 12일 09:46