금속-절연체 상전이 현상의 새로운 이론 정립
금속-절연체 상전이 현상의 새로운 이론 정립 - 차세대 나노전자소자 물성 이해에 기여-
□ 게르마늄 반도체 표면에 단일층으로 형성된 주석원자층은 실온에서 전기가 흐르지만 영하 240oC 이하가 되면 전기가 통하지 않는다. 
o 전기가 통하지 않는 절연체로 변하는 상전이 현상은 전자간 서로 밀어내려는 힘 때문이라는 것이 정설이었다. 척력으로 전자들의 움직임이 저해되어 전기가 흐르지 않는다는 것이다. 
□ 하지만 조 교수 연구팀은 저온에서 주석원자층에 전기가 흐르지 않는 것이 이웃한 전자가 갖는 스핀*의 방향이 일정하게 정렬하기 때문임을 알아냈다.
* 스핀(spin) : 전자가 나타내는 양자역학적 자기현상을 표현한 물리량으로, 스핀의 방향을 이용하면 새로운 개념의 정보저장과 처리가 가능해 양자컴퓨터 등의 구현을 위한 핵심개념으로 주목받고 있다.
o 전자간 척력 때문이 아니라 전자가 갖는 스핀의 방향이 고정되기 때문이라는 것이다. 
□ 이 같은 새로운 이론은 전자밀도 정보를 토대로 주석원자층의 전기적 특성을 새로이 이해한 데 따른 것이다. 
o 방향이 같은 두 개의 스핀과 방향이 다른 하나의 스핀이 교대로 정렬되어 서로의 자기적 효과를 상쇄하지 못하고, 자성을 띠어 전기가 흐르지 않는다는 설명이다.
□ 조 교수는 “이번 연구에서 금속-절연체 상전이의 원인이 새롭게 규명됨에 따라 차세대 나노 전자소자의 물성을 이해하는데 기여하게 될 것”이라고 밝혔다.
전자가 나타내는 양자역학적 자기현상을 표현한 물리량은 무엇일까