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리서치 하이라이트

그래핀에서 관찰된 분수 양자 홀 효과

Nature 462, 7270

분수 양자 홀 효과(Fractional quantum Hall effect)는 2차원 또는 강력한 자기장에 갇힌 전하 운반체들간의 강력한 상호작용과 관련된 집합적인 움직임의 본질적인 발현(quintessential manifestation)이다. 이러한 분수 양자 홀 효과는 전하 운반체가 탄소의 원자층으로 만들어져서 완벽한 2차원 시스템을 만드는 그래핀(graphene)에 존재하는 경우 강력한 상호작용을 하게 된다는 것을 예상할 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 현상을 실험적으로 관찰하는 것은 지금까지 불가능 했었다. 이번 주 네이처에서는 서로 다른 두 연구팀에서 양쪽 끝에 측정 장치가 부착된 부유시킨 그래핀 시트에서 분수 양자 홀 효과를 확인한 연구 결과를 발표하였다. 연구원들은 또한 낮은 전하 운반체 밀도에서는 자기장에 의한 절연 효과도 관찰하였으며, 이러한 절연 효과가 양자 홀 효과와 경쟁하기 때문에 아주 순도가 높은 샘플에서만 관찰 가능하다는 것도 확인하였다. 이러한 연구 결과를 통해서 그래핀에서 디렉-페르미온(Dirac Fermion)의 집합적인 운동을 연구하는 것이 가능하게 될 것으로 여겨진다.