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Research Overview
우주를 구성하는 물질은 이상기체 상태로만 존재하는 것이 아니라 상호 작용을 하며 응집해 있습니다. 우리는 주기적인 배열을 가진 응집물질에서 전자의 상태가 고체의 성질을 결정한다는 것을 알고 있고 페르미 에너지와 쿨롱 에너지로 전자계를 기술합니다. 전자 간 상호작용은 페르미 에너지보다 무시할 정도로 작은 것이 일반적이지만 "스핀, 전하, 격자, 궤도" 자유도에 따라 쿨롱 에너지가 중요해집니다. 전자 간 상호작용이 강한 계를 강상관전자계 혹은 강상관계(Strongly Correlated Electron System) 라고 부르며, 우리 연구실은 강상관계에서 발현되는 여러 양자 현상을 공부하고 있습니다.
Magnetic anisotropy
Magnetic anisotropy
Torque magnetometry 방식을 이용하여 외부자기장에 대한 자기모멘트의 반응을 정량적으로 측정하고, 이에 대한 각도의존성을 측정하여 대칭성을 확인하고 미세한 anisotropy를 측정하여 결정대칭성 및 자기 결정대칭성을 체계적으로 분석합니다.
Muhammad Nauman et al., 2D Materials 8, 035011 (2021).
Muhammad Nauman et al., Physical Review B 96, 155102 (2017).
Anomalous transport phenomena
Anomalous transport phenomena
일반적으로 금속내에서 외부자기장이 주어질때 주어진 자기장과 전류에 수직한 Hall effect가 측정됩니다. 내부자화에 비례하는 Hall 신호가 추가되는데 이를 Anmomalous Hall effect (AHE)라고 합니다. 이는 Berry curvature에 의한 전자 밴드 구조의 위상적 성질에서 비롯되며, 외부 scattering 효과 또한 존재합니다. Spin들이 skyrmion이나 noncoplanar spin구조를 형성하면 이 구조들은 전자에게 effective magnetic field처럼 작용하여 추가적인 Hall signal을 만들어 내는데, 이를 Topological Hall effect (THE)라고 합니다.
Joonyoung Choi et al., Advanced Science 11, 2307288 (2024).
Graphene-based nanomaterials
Graphene-based nanomaterials
기능성 탄소 기반 나노 복합체를 개발하며, 특히 다양항 형태의 코어 입자를 활용하여 그 표면에 고결정성 흑연층을 정밀하게 코팅하는 Core-Shell 구조 합성 기술을 핵심적으로 다루고 있습니다. 개발된 탄소 복합체 소재들을 슈퍼커패시터 전극으로 응용되어 그 잠재력을 검증하고 있습니다.
Jinjoo Jung et al., APL materials 13, 031108 (2025).
Advanced technique development
Advanced technique development
물리적인 현상을 보다 잘 이해하기 위해 새로운 Probe 제작 및 다양한 setup을 구축하고 있습니다. Strain cell setup과 Mangetostriction측정을 위한 capacitance 측정 setup, Rotator probe 등을 직접 혹은 공동연구를 통해 제작하여 사용하고 있습니다.
Photolithography 방식을 사용하여 정밀하고 반복가능한 패턴을 형성하고 이를 통해 수송측정에 최적된 샘플 구조를 만들 수 있습니다. 이는 위치 선택적으로 수송측정을 진행할 수 있게 만들며, symmetric, anti-symmetric한 component가 잘 분리되게끔 측정오차를 줄일 수 있습니다.
Focused Ion Beam (FIB) 장비를 이용하여 단결정에서 lamella 샘플을 얻을 수 있습니다. 이는 원하는 영역에 해당하는 샘플을 얻을 수 있고, 샘플의 orientation을 선택하여 수 마이크로 단위의 정확도로 아주 얇은 시편을 얻을 수 있습니다.
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