리서치 하이라이트

표지 기사: 위상학적 양자 화학

Nature 547, 7663

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지난 수십 년 동안에 수리적 기하학 법칙이 물질의 특성을 결정할 수 있다는 놀라운 사실이 밝혀졌다. 하지만, 어떤 구조가 위상학적인 특성을 가지고 있으며, 어떤 구조가 가지고 있지 않은 것일까? 물질들이 위상학적으로 흥미로운지를 예측하는 것은 도전할만한 과제이며, 물리학자들은 단지 수백 개의 ‘위상학적’ 화합물을 밝혔을 뿐이었다. 이번 주 네이처에서 물리학자, 수학자, 그리고 화학자들의 국제 협력을 통해서 물질의 전자 밴드 구조의 위상학적 특성을 계산한 새로운 이론적 계산 결과와 잠재적인 해결 방법에 대해서 제시하였다. 저자들은 지금까지 비국소적인 모멘텀 스페이스에서 전자의 특성을 고려하는 기존의 밴드 스펙트럼과 국소적인 화학 결합을 가지는 접근 방법을 통해서 물리학자와 화학자들의 시각을 분리하였다. 그 결과, 전자 밴드 구조의 이론을 완성하였으며, 격자 부위에 위치한 국소적 원자 오비탈로부터 유래한 230개의 결정 축 그룹의 모든 밴드 구조를 분류할 수 있었다. 이를 이용하여, 저자들은 어떤 구조가 위상학적으로 중요한지 평가할 수 있었으며, 이러한 이론을 새로운 종류의 물질을 발견하는데 적용할 수 있었다. 이러한 이론은 독특한 특성을 가진 새로운 물질을 조사하는데 매우 단순화시킬 수 있으며, 현존하는 위상학적 물질에 대한 물리학에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

Article p.298
doi | 10.1038/nature23268 | 전문   | PDF
News & Views p.287
doi: 10.1038/547287a  |  전문  

2017년7월20일 자의 네이처 하이라이트