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삼성미래기술육성사업이 지원한 포스텍 물리학과 연구팀이 빛으로 고체 물질의 양자 성질을 제어하고 측정할 수 있는 플랫폼을 개발해냈습니다. 이는 최상위 국제학술지 네이처에 게재된 논문으로 소개되었습니다. 연구팀은 그래핀 조셉슨 접합 내의 안정적인 플로켓-안드레예프 상태라는 제목의 논문을 발표하였습니다.

과학계에서는 아주 작은 크기의 고체 물질에 대해서는 열이나 압력 외에도 빛을 쬐어 주면 양자 성질이 바뀌는 플로켓 상태라는 가설이 오랫동안 존재해왔습니다. 그러나 이론적으로만 예측되던 플로켓 상태는 2013년에 처음으로 관찰되었고, 이후에도 몇 차례의 사례가 보고되었습니다.

이번 연구에서는 그래핀과 조셉슨 접합을 이용한 소자에 마이크로파를 쬐어 플로켓 상태를 장시간 유지하는 데에 성공하였습니다. 빛의 세기를 기존의 1조분의 1로 매우 약하게 조절하여 열 발생을 현저히 줄이고, 플로켓 상태는 25시간 이상 지속되었습니다.

이전까지의 연구에서는 플로켓 상태가 매우 짧은 순간에만 유지되었습니다. 이는 양자 고체 물질에 가해지는 에너지가 매우 커서 강한 열이 발생하기 때문입니다. 그러나 이번 연구에서는 그래핀과 조셉슨 접합 소자에 가해지는 빛의 세기와 파장 등에 따라 달라지는 플로켓 상태의 특징을 정량적으로 확인하는 데에도 성공하였습니다.

이러한 플로켓 연구는 신소재와 양자기술 분야에서 매우 큰 활용 가능성을 가지고 있습니다. 양자 성질을 다양하게 제어하고 측정할 수 있는 플랫폼의 개발은 현대 과학의 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

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