노벨물리학상 '별난 물질' 연구 영국 학자 3인

한 물질 내 '성질 다른 상태' 공존 입증

올해 노벨 물리학상은 물질이 형태에 따라 일반적인 고체·액체·기체 특성과는 다른 상태로 존재할 수 있다는 사실을 규명해 초전도체 등 별난 소재 연구에 이바지한 데이비드 사울리스 미국 워싱턴대 교수(82)와 던컨 할데인 프린스턴대 교수(65), 마이클 코스터리츠 브라운대 교수(74)에게 돌아갔다. 세 사람은 모두 영국 출신이다.

스웨덴 왕립아카데미 노벨위원회는 4일 “수상자들은 같은 물질이라도 평면이나 선 형태로 존재할 때 온도에 따라 액체·기체·고체로 변하는 방식과는 다른 상태로 존재할 수 있다는 위상 상전이 현상을 뒷받침해 초전도체 등 별난 물질 발견에 기여했다”고 말했다. 흔히 물질은 온도나 압력에 따라 고체·액체·기체 상태로 존재한다. 얼음이 물이 됐다가 수증기가 되고 다시 온도가 떨어지면 얼음이 되는 원리다. 연구진은 이런 현상이 원자 하나 두께의 평면(2차원)이나 원자를 길게 이은 선 형태(1차원)에선 일어나지 않는다는 사실을 알아냈다. 물을 얇은 2차원 평면으로 만들면 온도를 낮춰도 얼음이 되지 않는다는 것이다. 이를 응용하면 물질 겉은 전기가 잘 통하지만, 내부는 통하지 않는 위상절연체와 같은 물질을 만들 수 있다. 노벨상 상금 800만스웨덴크로나(약 10억2000만원)는 기여도에 따라 사울리스 교수가 절반을 받고 두 사람이 나머지를 절반씩 나눠 갖는다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com