연구활동

[박평제 박사/ 조웅희 학생/ 박제근 교수] Co1/3TaS2의 카이랄 스핀 구조와 전자 네마틱 상의 상관관계 규명- 자기장을 통한 비휘발성 네마틱 제어 메커니즘 제시 (Advan... 2026-06-05 l 조회수 246

자성 이온이 삽입된 전이금속 황화물인 Co1/3TaS2 (이하 CTS)는 스핀 구조가 자발적으로 카이랄(chiral) 구조를 띠는 물질이다. 이 독특한 구조 덕분에 순자화(Net magnetization)가 거의 0인 상태에서도 커다란 홀 효과(Hall effect)가 나타나는 것으로 잘 알려져 있다. 최근 학계에서는 CTS에서 이러한 카이랄성과 전하 분포의 방향성을 뜻하는 전자 네마틱 상(Electronic nematicity)이 공존함을 확인했으나, 이 네마틱 상이 스핀 구조에서 비롯된 것인지, 혹은 독립적인 기원을 갖는지는 불명확했다. 이를 규명하기 위해 경북대...

[박제근 교수] 2차원 자성 반데르발스 다중강성 연구 (Nature Reviews Physics 논문 게재) 2026-06-02 l 조회수 295

전기적·자기적 정렬이 결합된 다중강성(Multiferroic) 물질은 초저전력·고성능 소자 구현의 핵심 소재로 연구되어 왔고, 최근 2차원 반데르발스(vdW) 다중강성 물질의 등장으로 원자 수준의 박막에서 자성, 강유전성 및 이들의 상호 교차 결합을 탐구할 수 있게 되었습니다. 대표적인 예인, 박제근 교수 그룹이 세계 최초로 보고한 수층 두께의 NiI2는 카이랄 스핀 구조와 (반)강유전성이 공존하며 강한 자기전기 결합을 보입니다. 하지만 이러한 시스템은 시간 및 공간 반전 대칭성을 동시에 깨뜨려 물리적 특성이 고유한지 실험적으로 명확히 규명하...

[박제근 교수/Kaixuan Zhang 박사] 2차원 자성 반데르발스 연구: 서울대에서 개척하고 세계의 표준으로 완성하다 (물리학계 최고 권위지 'Reviews of Modern ... 2026-05-28 l 조회수 387

“과학적 발견은 흔히 어두운 방 안으로 걸어 들어가 불을 켜는 것에 비유되곤 합니다. 2016년 반데르발스(van der Waals) 물질에서 발견된 2차원 자성은 바로 그러한 비약적인 진전 중 하나였으며, 거시적 물질로부터 하나의 공간 차원을 제거해 내는 중요한 계기가 되었습니다.” (Rev. Mod. Phys. 편집장 소개글) 2016년 서울대 박제근 교수가 세계 최초로 개척한 2차원 자성 반데르발스 물질 연구는 현재 응집물질물리학 및 재료과학의 핵심 분야로 자리 잡았습니다. 박제근 교수는 물리학 분야에서 세계적으로 가장 높은 권위를 자랑하는...

[Kai-Xuan Zhang 박사/이승복 학생/조웅희 학생/박제근 교수] 2차원 반강자성 금속 Co1/3TaS2에서 전류에 의한 위상적 스핀 카이랄리티의 반전 발견 (Advance... 2026-03-09 l 조회수 1484

2016년 서울대 박제근 교수가 세계 최초로 개척한 2차원 자성 반데르발스 물질 연구는 현재 응집물질물리학 및 재료과학의 핵심 분야로 자리 잡았습니다. 자기 위상적 물리 현상은 최근 이 분야에서 주목받고 있는 주제로, 본 연구는 그 중에서 위상적 스핀 카이랄리티에 대해 다루었습니다. 위상적 스핀 카이랄리티는 실공간 Berry phase로부터 유도된 위상적 홀 효과와 같은 독특한 양자 현상에 의해 주목받고 있지만, 이러한 스핀 카이랄리티를 전류를 통해 직접적으로 반전시키는 것은 아직 연구되지 않은 문제로 남아있었습니다. 본 연구팀은 triple-Q 구조의 자기 질서에 ...

[김현철 학생/Kaixuan Zhang 박사/박제근 교수] 비틀린 반데르발스 금속 자성체 Fe3GeTe2에서 거대 위상학적 홀 효과 발견 (Nature Communications ... 2026-03-05 l 조회수 898

2016년 서울대학교 박제근 교수 연구진이 세계 최초로 개척한 자성 반데르발스 연구 분야는 지난 10년간 눈부신 발전을 거듭하며 현재 응집물질물리학의 핵심 분야로 자리 잡았습니다. 최근 이 분야의 중요한 화두 중 하나는 모아레(moire)로 불리는 비틀린(twisted) 구조에서 나타나는 새로운 자기 위상학적 물리 현상을 탐구하는 것입니다. 물질 내부의 전도 전자가 스커미온(skyrmion)과 같은 위상학적 스핀 텍스처를 지날 때 유도되는 위상학적 홀 효과(topological Hall effect)는 자성 물질의 숨겨진 위상학적 성질을 규명하는 강력한 증거로 활용됩...

[박평제 박사/조웅희 학생/박제근 교수] 2차원 자성 반데르발스 물질: 카이랄-네마틱 양자 상태 발견 및 제어 (Nature Commun. 논문 게재) 2026-02-19 l 조회수 989

2차원 자성 반데르발스 물질 연구는 2016년 서울대 박제근 교수가 세계 최초로 개척하여 현대 응집물질물리학 및 재료과학의 핵심 분야로 자리 잡았다. 이번 연구는 지금까지 2차원 자성체에서 알려지지 않았던 새로운 양자 상태인 ‘카이랄-네마틱(Chiral-Nematic)’ 상태를 발견한 내용입니다. 본 연구팀은 삼각형 격자 구조의 반강자성체인 Co1/3TaS2를 대상으로 연구를 진행했습니다. 미국 로스앨러모스 국립연구소 연구팀과 공동연구로 자기 원편광 이색성(MCD) 및 자기 선편광 이색성(MLD) 실험 방법을 사용했습니다. 그 결과, 온도와 자기...

[남종우 학생/송민우 학생/이혜민 학생/강기훈 교수(재료공학부)/이탁희 교수] 산화•환원 기반 아날로그 상태를 갖는 수직 분자 시냅스 트랜지스터 (ACS Nano 논문 게재) 2025-12-22 l 조회수 1410

A Vertical Molecular Synaptic Transistor with Redox-Induced Analog States 수직형 분자 트랜지스터에서의 시냅스 특성을 연구한 결과가 ‘ACS Nano’ 지에 게재되었다. 분자 전자 소자 분야에서는 기능성 분자를 이용한 전자회로의 기본 요소를 구현하는 기존의 목표를 넘어, 생물학적 신경망의 동작을 모사하는 뉴로모픽 전자소자 구현으로 연구 영역을 확장하고 있다. 본 연구에서는 시냅스 가소성과 아날로그 전도 상태를 갖는 3단자 산화•환원 활성 분자 트랜지스터를 보고하였다. 사용된 분자 ...

[이유진 박사 (지도교수: 박제근)] 2025년 가을 한국물리학회 응집물질물리학 MSM상 수상 2025-11-03 l 조회수 1395

우리 학부 박사 졸업생인 이유진 박사(지도교수: 박제근)가 2025년 가을 한국물리학회에서 응집물질물리학 MSM상을 수상하였다. 이유진 박사는 2차원 반데르발스(vdW) 자성체의 자기적 특성과 초고속 스핀 동역학을 선도적으로 연구하는 차세대 응집물질물리학자입니다. 서울대학교에서 박제근 교수의 지도 아래 박사학위를 취득한 그는 X-선 분광 및 이미징 기법(X-PEEM, XLD)을 활용해 FePS3와 NiPS3 등의 반자성체에서 세계 최초로 열적 스핀 요동과 자기 질서를 시각화했습니다. 이 연구는 Nano Letters, Advanced Materials 등 국제 학술지...

[김정현 박사/Kaixuan Zhang 박사/박제근 교수] 세계 최초: 2차원 반강자성 금속에서 위상적 스핀 카이랄리티의 전기적 제어 성공 (Nature Commun. 논문 게재) 2025-10-10 l 조회수 1620

2차원 자성 물질에서 나타나는 다중-Q(multi-Q) 자기 구조는 스커미온(Skyrmion)과 같은 위상학적 스핀 질서를 탐구할 수 있는 이상적인 플랫폼으로 주목받고 있습니다. 그러나 이러한 위상적 상태를 전기적으로 능동 제어한 사례는 지금까지 극히 드물었습니다. 박제근 교수 연구진은 박리가 가능한 2차원 반강자성 금속 CoxTaS2를 기반으로 나노 소자를 제작하고, 게이트 전압 조절을 통해 이상 홀 효과(Anomalous Hall effect)로 드러나는 triple-Q 상태를 전기적으로 제어하는 데 성공하였습니다. 특히, Co 농도가 다른 여러 샘플...

[이혜민 학생/이탁희 교수] 자가조립 단분자막 기반 분자 접합의 형성 온도와 전기적 특성 사이의 상관관계 (ACS Nano 게재) 2025-10-10 l 조회수 1037

“Correlation between the electrical properties and formation temperature of self-assembled monolayer-based molecular junctions” 이 연구는 자가조립 단분자막(Self-assembled monolayer, SAM)을 이용한 분자 접합 구조에서 단분자막 형성 온도와 접합의 전기적 특성 사이의 상관관계를 분석한 연구로 ‘ACS Nano’ 지에 게재되었다. SAM 기반 분자전자소자는 저비용, 분자 합성을 통한 기능성 구현의 자유도 등...