응집물리

응집물리는 고체나 액체와 같이 응집된 형태로 된 물질의 물리적인 특성을 이해하는 것을 목표로 하는 분야이다. 전기 저항이 작은 도체, 특히 일부 물질을 저온으로 냉각시켰을 때 전기 저항이 0이 되는 초전도체에 대한 연구, 이와 반대로 전기 저항이 매우 큰 절연체에 대한 연구를 진행하고 있으며, 도체와 절연체의 중간에 해당하는 반도체의 제조와 광특성 분석도 하고 있다. 전기저항 측정이나 자성 측정 뿐만 아니라 X선이나 중성자, 그리고 레이저를 활용하여 탄소나노튜브나 산화물 나노선과 같은 1차원 물질과 그래핀과 같은 2차원 물질, 그리고 위상물질과 같이 최근 들어 새롭게 발견된 물질에 대한 연구도 진행하고 있다. 수학적인 모형을 개발하고 기계학습(machine learning)과 같은 최신 알고리즘과 슈퍼컴퓨터를 사용해서 물질의 특성을 설명하고 예측하는 이론적인 연구도 포함된다.

또한, 그 물질의 양자 현상을 보이는 미시세계인 나노크기의 물리 연구도 수행하고 있다. 나노 소자(고이동도 GaAs/AlGaAs 2D 전자계 등)를 이용한 양자점 전자 간섭계 등의 양자전자소자에서의 전기적 수송 특성 연구(전자 결맞음 현상, 양자점과 간섭계의 상호작용), 양자점 접촉을 이용한 논리회로 구현, 삼각형 구조의 다중 양자점에서 전자의 쩔쩔맴 현상 등의 양자점 기반의 양자전자소자에 관한 연구를 수행 중이다. 단일 양자점의 에너지 밴드가 제어된 단광자 방출을 최초로 연구하였고, 여러 가지 공정을 이용해서 화합물 반도체의 선택적 단일 양자점 제작에 관한 연구를 수행하고 있다. 반도체 공정 기반 나노제조 기술로 원자 단위로 구성된 단일 양자점 구조물을 제작하여 전자 결맞음 및 수송 특성을 연구하고 양자 컴퓨터에 사용되는 논리회로를 개발하고 있으며, 다양한 종류의 양자점 제조 및 에너지 구조를 제어하여 단광자 방출 기술 개발하고 있다. 또한, 주사탐침현미경을 이용하여 물질의 전기/자기/기계/분광학적 특성을 원자 레벨로 정밀하게 분석하여 배터리와 같은 차세대 전자 에너지 소자 개발 등에 기여하고 있다.