초록 ▼

□ 연구개요
강상관 전자계 (strongly correlated electron system) 물질이 보이는 창발적 현상 (emergent phenomena)을 펌프 (pump)-프로브 (probe) 시분해 실험을 통해 물리적 이해를 시도한다. 특히 4세대 방사광 XFEL (X-ray free electron laser)의 특성을 활용하여 극초단 (ultra-short), 초고속 (ultra-fast) X선 산란 및 분광 기법을 연구에 적용한다. 이를 통해 광학 레이저 펌프가 유도하는 결정, 스핀, 오비탈,정렬 구조 및 전기적

□ 연구개요
강상관 전자계 (strongly correlated electron system) 물질이 보이는 창발적 현상 (emergent phenomena)을 펌프 (pump)-프로브 (probe) 시분해 실험을 통해 물리적 이해를 시도한다. 특히 4세대 방사광 XFEL (X-ray free electron laser)의 특성을 활용하여 극초단 (ultra-short), 초고속 (ultra-fast) X선 산란 및 분광 기법을 연구에 적용한다. 이를 통해 광학 레이저 펌프가 유도하는 결정, 스핀, 오비탈,정렬 구조 및 전기적 상태 변화를 분석하고 물리적으로 이해할 수 있는 토대를 마련한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종 연구 목표 완수를 위해 3개의 연구 주제들로 구성하며, [주제 1] 시분해 X선회절 및 분광 실험 활용, [주제 2] 새로운 시분해 X선 실험 기법 개발/적용, [주제3] 강상관 전자계 물리 관련 핵심 이슈들을 탐구할 수 있는 물질 성장/개발이다.

[주제 1] 시분해 X선 회절 및 분광 실험 활용 연구
강상관 전자계 물질에 대한 시분해 실험을 진행하여 광유도 물성 변화 이해를 목표로 한다.
1) VO₂ 물질에서 시분해 X선 회절과 THz빔 실험으로 구조적 상전이와 전기적 상전이 현상이 일어날 때 상호 연관됨을 밝혔다. 2) Hexaferrite 물질에서 coherent magnon 관측을 통해 상당한 크기의 광유도 자기장 효과를 직접적으로 밝혔다. 3) Li₂RuO₃ 물질에서 ATS scattering을 시분해 분석하여 새로운 오비탈 구조가 존재함을 제안하였다.
[주제 2] 새로운 시분해 X선 실험 기법 개발/적용
XFEL 특성을 활용할 수 있는 새로운 실험 기법 개발을 목표로 한다.
1) 시분해 공명 X선 회절 기법을 이용, Fourier 변환 공명 비탄성 X선 산란 실험기법을 성공적으로 구현하였다. 2) Tender X-ray 에너지 영역에서 공명 X선 실험이 가능한 환경 구축에 성공했다. 3) Self-seeding 방식의 XFEL빔을 이용, RXES 및 RIXS 실험 기법 도입에 성공했다.
[주제 3] 강상관 전자계 물리 관련 핵심 이슈들을 탐구할 수 있는 물질 성장/개발
강상관 전자계 물질의 시분해 연구를 지속, 발전시키기 위해 시분해 물성 관련 핵심 이슈들을 갖는 물질을 찾고 성장시키는 것을 목표로 한다. 1) 다양한 전기로 및 시료 성장 설비 구축을 완료하였다. 2) 강상관 전자계 물질을 다결정 형태로 성장하여 박막 성장 연구 그룹에 제공, 양질의 박막 시료를 수급했다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
4세대 방사광 특성을 활용하는 극초단, 초고속 시분해 실험 연구는 급속도로 성장하고 있는 분야이며, 새로운 실험 기법 개발 및 물질 연구 적용에 대한 많은 관심을 받고 있다. 특히 X선 산란 및 분광 기법은 물질의 결정, 스핀, 오피탈 구조적 성질뿐 아니라 전기적 성질을 연구할 수 있는 프로브 (probe)로서 XFEL의 0.1 picosecond 정도 시간 분해능으로 물성 변화 관측을 가능케 한다. 본 연구 과제에서 수행한 수 picosecond 이내에 일어나는 광유도 non-thermal 상전이 현상, coherent excitation 현상, ATS scattering 현상 연구는 강상관 전자계 물질의 시분해 물성 연구에 있어 새로운 패러다임 구축에 이바지할 수 있다. 이는 XFEL을 활용한 새로운 연구 기법 개발의 성공적 구현과 함께 다체계 물리 현상에 대한 이해를 깊게 하는 데 기여할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구 개발 목적 ... 4
• 1-2) 연구 개발 필요성 ... 4
• 1-3) 연구 개발 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 3-1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 3-2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3-3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 24