인지메카트로닉스공학과대학원 김광석 교수팀의 연구원 김희대 박사와 박사과정 이우진(14학번) 씨, 석·박사통합과정 박성호(14학번) 씨가 양자링의 준 1차원 에너지 상태밀도를 실험적으로 규명하는 데 성공했다. (사진 왼쪽부터 김희대 박사, 이우진·박성호 씨)

일상에서 흔히 볼 수 있는 실로 연결된 루프나 링 구조는 순환적 1차원 구조로 취급된다. 하지만 링의 크기가 나노크기로 줄어들면 이 구조는 어떤 차원에 해당될까?

나노크기의 양자링은 순환적 구조의 측면에서는 1차원 구조의 양자선과 유사해 보이지만 직경 크기의 측면에서는 0차원 구조 양자점과 닮아있다. 또한 링의 선폭이 넓어질 경우 2차원의 특성을 보이기도 한다.

이렇듯 양자링의 경우 구속공간의 크기가 차원의 특성을 규정하기 어려운 이유로 양자링에 대한 이론모형은 1차원과 2차원의 모형이 각각 존재해 왔지만 실험적으로 규명된 사례는 없었다.

부산대 연구팀은 정밀 측정된 실제의 양자링의 폭과 구조를 기반으로 에너지에 따른 엑시톤의 상태밀도를 광학적으로 분석해 실제의 양자링의 경우 에너지 상태밀도가 2차원보다는 1차원에 좀 더 가까운 ‘준 1차원’ 구조라는 것을 밝혀냈으며, 관련 연구를 ‘싸이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 2017년 1월 5일자에 게재할 예정이다.
 

* 전자-정공 인력을 무시하거나(왼쪽) 고려한(중간) 이상적 양자링 혹은 실제의 양자링(오른쪽) 에너지구조