중앙대학교 자연대학 학장님 인사말

• 성 맹제 (중앙대)

중앙대학교물리학과 BK21 Four 사업팀소개

• 이 상권 (중앙대)

고체그룹 1: The “Classic and Modern” on Thermoelectric

• 박 수동 (한국전기연구원)

열전과학(Thermoelectric Science)은 계(system) 안에서 발생하는 열과 전기의 변환 현상에 대한 과학적 담론과 도전을 담고 있다. 과학사적으로 볼타(A.Volta)가 열적 전기현상의 변화를 관찰한 이래 제벡(T.J.Seebeck)을 거쳐 이오페(I.F.Ioffe)의 의한 화합물 열전반도체의 응용이 증명됨으로서 현재 열전과학의 토대가 완성되었다. 이후 2000년을 기점으로 본격화한 에너지 분야에서의 양자 물리와 나노 화학의 결합은 당시 침체된 열전 과학의 새로운 도약을 가능하게 하는 통찰을 제공하였다.이것을 바탕으로 우리들은 소재계(material system)에서 나타는 열과 전기 변환에 대한 다양하고 “섬세”하고 “정밀”한 수많은 해석들을 보고하고 있다. 그럼에도, 최근의 열전 물성 해석들은 “과거와 미래”의 개념과 “크기와 차원”에 대한 착시가 혼재되어 있다. 본 발표에서는 열전소재 물성 해석의 전통적 이론과 최신 이론을 살펴보며 이것이 실제 물질과의 응용에서 어떻게 적용되며 무엇이 간과되는지에 대해 고찰하며, “현상”에 방점이 찍힐 새로운 열전 과학의 이슈와 응용에 대해 간략히 소개한다.

고체그룹 2: Current status and future challenges for spintronics in magnetic memory

• 최 경민 (성균관대학교)

Spintronics aims for employing the spin-degree of freedom in addition to the charge of electrons. The main application for spintronics is the magnetic memory that stores information as the direction of magnetization. Magnetic memory requires readability, scalability, and control lability. The readability has been achieved by a tunneling magnetoresistance of ferromagnetic metal/ non-magnetic insulator/ ferromagnetic metal junctions. The scalability is determined by magnetic anisotropy energy originating from a bulk crystal structure or interface property. The control of magnetization is done by a spin current, which can be generated from various forms of energy, such as charge current, heat, and light. In this talk, I will present my research experience and perspectives for spintronics in terms of fundamental issues and applications for magnetic memory.

입자그룹 1: NaI 검출기를 이용한 암흑물질 및 중성미자 연구

• 이 현수 (IBS CUP)

이탈리아의 다마(DAMA) 실험은 고순도 NaI 검출기를 이용, 연간변조신호 분석을 하여 지난 20여년간 암흑물질을 관측하였다고 주장하고 있다. 한국에서는 기초과학연구원 지하실험연구단을 중심으로 고순도 NaI 검출기를 개발하여 다마 실험을 검증하고자 하는 코사인(COSINE) 실험을 양양지하실험실에서 운영하며 흥미로운 결과를 발표하고 있다. 코사인 그룹은 세계 최고 성능의 고순도 NaI 검출기 개발을 진행하여 차세대 COSINE-200 실험을 준비하고 있고, 또 세계 최고 성능의 NaI 검출기를 활용하여 핵발전소 반중성미자의 결맞음 산란 측정 실험인 네온(NEON) 실험을 시작하였다. 이 발표에서는 고순도 NaI 검출기 개발과 이를 활용한 암흑물질 탐색 및 중성미자 측정에 대한 국내 연구진의 노력과 성과를 보여주고자 한다.

입자그룹 2: 암흑 물질 탐색의 새로운 접근법 (New Ways to Search for Dark Matter)

• 박 종철 (충남대)

암흑 물질은 1930년대 코마 클러스터에 대한 관측을 바탕으로 Fritz Zwicky에 의해 제안되었고, 1970년 Vera Rubin이 은하계의 회전 속도 분포 곡선(galactic rotation curve)에 대한 분석을 통해 그 존재를 재발견한 이후 본격적으로 연구가 시작되었다. 이후 중력렌즈 효과, 총알 은하단(bullet cluster), 우주 배경 복사 등 다양한 관측을 통해서 그 존재가 검증되었다. 더 나아가 암흑 물질이 현재 우주 전체 에너지-질량의 약1/4을 차지하는 주요 구성 성분임이 알려져 있다. 하지만 암흑 물질은 우주의 주요 구성 물질이라는 중요성에 비해 빛과 상호 작용을 하지 않는 질량을 가지는 입자라는 것 이외의 특성은 거의 알려져 있지 않기에 이에 대한 특성을 파악하는 것은 과학계, 특히 현대 물리학의 가장 중요한 과제 중 하나이다. 따라서 본 발표에서는 우선 암흑 물질 연구 현황에 대해 간략히 설명하고, 암흑 물질 및 더나아가 암흑 물질 영역의 특성을 파악하기 위한 새로운 접근법에 대해 소개할 예정이다.

광학그룹 1: 중적외선 광섬유 레이저

• 이 주한 (서울시립대)

광섬유 기반의 레이저는 기존의 가스 혹은 고체 레이저와 비교하여 소형, 경량화가 가능하고 높은 출력 빔 품질을 얻을 수 있다는 장점으로 인해 최근 소재가공, 의료, 통신, 국방 등 다양한 분야 응용에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그 동안 Yb 혹은 Er 첨가 실리카 광섬유 기반의 1 혹은 1.5 mm 대역 레이저에 대한 연구가 광섬유 레이저 분야의 핵심 주제였으나 최근에는 Tm 혹은 Ho 첨가 실리카광섬유 기반의 Short Wavelength Infrared (SW-IR) 대역인 2 mm 레이저에 대한 연구가 전 세계적으로 활발히 수행되고 있다. 또한 지난 수년간 Chalcogenide 기반의 광섬유 기술과 Fluoride 광섬유 기술의 급속한 발달로 인하여 Mid-Infrared (Mid-IR) 대역인 3 mm 대역 희토류 첨가 레이저에 대한 연구도 선진 연구 그룹을중심으로 제한적으로나마 수행되고 있는 실정이다.  본 강연에서는 서울시립대학교 레이저및광반도체연구실에서수행된 SW-IR 과 Mid-IR광섬유 레이저 관련 주요 연구 결과를 중심으로 국내 중적외선 레이저 기술 현황에 대하여 발표를 진행할것이다. Keyword: 중적외선 (Mid-Wavelength Infrared), 단파적외선 (Short-Wavelength Infrared), 광섬유 레이저 (Fiber Laser), 희토류 첨가 광섬유 (RareEarth-doped Fiber), 불소계 광섬유 (Fluoride Fiber)

광학그룹 2: 2차원 물질의 단일광자원 구현 (Single photon emitters using strainedlow-dimensional materials)

• 박 홍규 (고려대)

The quantum confinement inatomically-thin transition metal dichalcogenides (TMDCs) has been investigatedfor single photon emission based on naturally or artificially occurringdefects. In particular, the precise control of the position of a single photonemitter by applying mechanical strains to the TMDC is feasible. Strains havebeen induced in TMDCs using various nanostructures including dielectricpillars, nanobubbles, optical waveguide, metal nanogaps, and metalnanoparticles. However, polarization control and integration with ahigh-quality (Q) cavity to increase the Purcell factor remain elusive inTMDC-based single photon sources. In this talk, I will presentthe deterministic control of both the position and polarization of singlephoton emitters in atomically thin WSe2 placed on a nanogap array. Manipulationof the band structure by a local strain gradient generates a potential well atthe nanogap site, and position-controlled single photon emission issubsequently achieved. Additionally, directional elongations of the potentialwell, which are tuned by changing the nanogap size, allowpolarization-controlled single photon emission. Moreover, single photons with ag(2) of ~0.1 are generated at 4-20 K. To take a full advantage of suchdeterministic control of the position and polarization of single photonemitters, the emitters are integrated with one-dimensional photonic crystalcavities. Therefore, this approach is a unique way to develop next-generation,deterministic, controllable single photon emitters based on TMDC materials,which outperform the present single photon sources with random occurrence anduncontrolled polarization properties.