[카테고리:] 기술

이는 분명한 질문을 제기합니다. 상대적으로 단순하고 저렴한 재료가 수십 년에 걸쳐 개발된 고도로 정제된 실리콘 기술과 어떻게 경쟁할 수 있습니까? 지난 15년 동안 납 할로겐화물 페로브스카이트는 차세대 태양전지의 유망한 후보로 떠올랐습니다. 초순수 단결정 웨이퍼가 필요한 실리콘과 달리 이러한 재료는 저렴한 솔루션 기반 방법을 사용하여 생산할 수 있으면서도 비슷한 성능을 제공할 수 있습니다.

ISTA의 연구원 Dmytro Rak과 Zhanybek Alpichshev는 이제 이러한 특이한 특성 뒤에 있는 기본 메커니즘을 확인했습니다. 그들의 발견은 전통적인 태양광 기술과 놀라운 대조를 보여줍니다. 실리콘은 효율적으로 기능하기 위해 거의 완벽한 순도에 의존하지만, 페로브스카이트는 불완전성을 통해 이익을 얻습니다. 팀에 따르면, 자연적으로 발생하는 구조적 결함 네트워크는 전하가 재료를 통해 장거리를 이동할 수 있게 하며, 이는 효율적인 에너지 변환에 필수적입니다. “우리의 연구는 문서화된 특성의 전부는 아니더라도 대부분을 설명하면서 이러한 물질에 대한 최초의 물리적 설명을 제공합니다”라고 Rak은 말합니다. 이러한 통찰력은 페로브스카이트 태양전지를 실제 세계에서 널리 사용하는 데 더 가까이 다가가는 데 도움이 될 수 있습니다.

간과된 재료부터 태양광 발전까지

“납-할로겐화물 페로브스카이트”라는 용어는 1970년대에 처음으로 확인된 화합물 그룹을 의미합니다. 이 물질은 재료 과학에서 널리 연구되는 더 넓은 종류의 산화물 물질인 페로브스카이트와 구조적으로 유사하기 때문에 명명되었습니다. 안정적인 유무기 하이브리드 결정을 형성하는 능력 외에도 처음에는 거의 관심을 끌지 못했고 기본 특성화 이후에는 대부분 제외되었습니다.

2010년대 초, 연구원들이 빛을 전기로 변환하는 놀라운 능력을 발견하면서 상황이 바뀌었습니다. 그 이후로 페로브스카이트는 X선 감지 및 이미징 기술뿐만 아니라 LED에서도 유망한 것으로 나타났습니다. 또한, 이들 물질은 실온에서의 양자 결맞음과 같은 놀라운 양자 특성을 나타낸다고 첨단 물질의 복잡한 현상을 연구하는 연구 그룹인 Alpichshev는 설명합니다.

태양전지가 전하를 생성하고 운반하는 방법

태양전지가 효율적으로 작동하려면 햇빛을 흡수하여 전하로 변환해야 합니다. 이 과정에서는 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 “정공”이 생성됩니다. 그런 다음 이러한 전하는 재료를 통과하여 전극에 도달하여 사용 가능한 전기를 생성해야 합니다.

이 여행은 간단하지 않습니다. 전하는 도중에 갇히거나 길을 잃지 않고 수백 미크론의 거리를 이동해야 하며, 이는 인간 규모로 수백 킬로미터에 해당합니다.

실리콘 기반 태양전지에서는 전하가 전극에 도달하기 전에 포획할 수 있는 결함을 제거함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 그러나 페로브스카이트는 용액 기반 방법을 사용하여 생성되며 자연적으로 많은 결함을 포함합니다. 이는 이들의 강력한 활약을 더욱 놀랍게 만든다. 전하가 어떻게 결함이 있는 물질을 통해 효율적으로 이동할 수 있으며, 그렇게 할 수 있을 만큼 오랫동안 분리된 상태로 유지되는 이유는 무엇입니까?

페로브스카이트 내부의 숨겨진 힘 발견

페로브스카이트의 알려진 특성 중 하나가 수수께끼에 추가됩니다. 전자와 정공이 엑시톤(exciton)이라는 결합된 쌍을 형성하면 빠르게 재결합하는 경향이 있습니다. 그러나 실험에 따르면 이러한 전하는 물질 내에서 오랜 기간 동안 분리되어 있는 경우가 많습니다.

이러한 모순을 설명하기 위해 ISTA 팀은 페로브스카이트 내부의 힘이 전자와 정공을 적극적으로 끌어당겨 재결합을 방지한다고 제안했습니다. 이 아이디어를 테스트하기 위해 그들은 비선형 광학 기술을 사용하여 재료 내부 깊숙이 전하를 주입했습니다. 그들은 전자와 정공을 도입할 때마다 외부 전압을 가하지 않고도 같은 방향으로 일정한 전류가 흐르는 것을 관찰했습니다. Alpichshev는 “이 관찰은 수정되지 않은 성장한 페로브스카이트의 단결정 내부 깊숙한 곳에도 반대 전하를 분리하는 내부 힘이 있음을 분명히 나타냅니다.”라고 말했습니다.

이전 연구에서는 재료의 결정 구조에 따라 그러한 동작이 발생해서는 안 된다고 제안했습니다. 이러한 불일치를 해결하기 위해 연구진은 전하 분리가 균일하지 않다고 제안했습니다. 대신, 이는 재료의 구조가 약간 변경되는 “도메인 벽”으로 알려진 특정 영역에서 발생합니다. 이러한 도메인 벽은 자료 전반에 걸쳐 상호 연결된 네트워크를 형성합니다.

은 이온으로 도메인 벽 시각화

이러한 네트워크의 존재를 확인하는 것은 큰 과제였습니다. 대부분의 측정 기술은 재료 표면만 조사하는 반면 자벽은 내부 깊숙히 존재합니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 Rak은 자신의 화학 배경에서 영감을 받은 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 페로브스카이트는 이온을 전도할 수 있기 때문에 특정 이온이 내부 구조를 드러내는 마커 역할을 할 수 있는지 조사했습니다. 그는 물질에 은 이온을 도입했는데, 이는 도메인 벽을 따라 자연적으로 이동하고 축적되었습니다. 그런 다음 이 이온은 금속은으로 변환되어 현미경으로 네트워크를 볼 수 있게 되었습니다.

Alpichshev는 “ISTA에서 발명되고 구현된 이 정성적 기술은 결정의 미세 구조를 조사한다는 점을 제외하면 살아있는 조직의 혈관 조영술과 매우 유사합니다”라고 말했습니다.

효율적인 에너지 흐름을 가능하게 하는 “고속도로” 충전

페로브스카이트 전반에 걸쳐 밀집된 자벽 네트워크의 발견이 전환점이 되었습니다. 이러한 구조는 재료를 통해 전하를 안내하는 경로 역할을 합니다.

Rak의 설명에 따르면 “전자-정공 쌍이 도메인 벽 근처에 생성되면 국지적인 전기장이 전자와 정공을 분리하여 벽의 반대편에 배치합니다. 즉시 재결합할 수 없으며 전하 캐리어의 시간 척도에서 영겁처럼 보이는 동안 도메인 벽을 따라 표류하고 장거리를 이동할 수 있습니다.” 실제로 이러한 자벽은 “전하 운반체를 위한 고속도로” 역할을 하여 전하가 효율적으로 이동하고 전력 생산에 기여할 수 있게 해줍니다.

완전한 설명과 앞으로 나아갈 길

연구원들은 그들의 연구가 페로브스카이트의 행동에 대한 통일된 설명을 제공한다고 강조합니다. “이 포괄적인 그림을 통해 우리는 납-할로겐화물 페로브스카이트에 대해 이전에 상충되는 많은 관찰을 마침내 조정할 수 있게 되었고, 뛰어난 에너지 수확 효율의 원천에 대한 오랜 논쟁을 해결할 수 있게 되었습니다.”라고 Rak은 말했습니다.

지금까지 페로브스카이트 태양전지를 개선하려는 대부분의 노력은 화학적 조성을 조정하는 데 중점을 두었지만 진전은 제한적이었습니다. 이러한 새로운 이해를 통해 내부 구조를 엔지니어링할 수 있는 기회가 열리며, 저비용 생산 이점을 희생하지 않고도 잠재적으로 효율성을 높일 수 있습니다. 이번 발견은 실험실의 차세대 태양광 기술을 널리 사용하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

정상적인 상황에서는 자기장이 초전도체를 방해합니다. 상대적으로 작은 자기장이라도 초전도성을 약화시키는 경향이 있는 반면, 강한 자기장은 일반적으로 임계 한계에 도달하면 초전도성을 완전히 제거합니다. UTe₂ 이 규칙을 어겼습니다. 2019년에 과학자들은 이 물질이 일반 물질이 견딜 수 있는 것보다 수백 배 더 강한 자기장에서도 초전도 상태를 유지할 수 있다는 사실을 발견했습니다.

“처음 실험 데이터를 봤을 때 깜짝 놀랐습니다.”라고 Rice Advanced Materials Institute 회원이자 Rice Center for Quantum Materials의 회원인 Nevidomskyy가 말했습니다. “초전도성은 처음에는 예상대로 자기장에 의해 억제되었지만 더 높은 자기장에서 좁은 자기장 방향으로만 다시 나타났습니다. 이 수수께끼 같은 행동에 대한 즉각적인 설명은 없었습니다.”

극한 현장에서의 초전도 “부활”

메릴랜드 대학교(UMD)와 국립표준기술연구소(NIST) 팀이 처음 관찰한 이 이상한 현상은 물리학계 전반에서 빠르게 주목을 끌었습니다. UTe에서₂초전도성은 이미 극도로 강한 자기장인 10테슬라 아래에서 사라지지만 예기치 않게 40테슬라 이상의 자기장 강도로 돌아옵니다.

과학자들은 이 부흥을 나사로 단계라고 명명했습니다. 이 위상은 자기장과 물질의 결정 구조 사이의 각도에 크게 의존하는 것으로 나타났습니다.

UMD 및 NIST의 공동 작업자와 협력하여 Nevidomskyy는 이러한 고자기장 초전도가 방향에 따라 어떻게 변하는지 매핑하는 데 도움을 주었습니다. 그들의 측정에 따르면 초전도 영역은 결정 내의 특정 축을 둘러싸는 도넛형 또는 도넛형 모양을 형성합니다.

이번 연구의 공동 저자이자 NIST의 실비아 르윈(Sylvia Lewin)은 “우리의 측정 결과 결정의 단단한 b축을 감싸는 3차원 초전도 후광이 나타났다”고 말했습니다. “이것은 놀랍고 아름다운 결과였습니다.”

Halo를 설명하기 위한 모델 구축

무슨 일이 일어나고 있는지 이해하기 위해 Nevidomskyy는 불확실한 미세한 세부 사항에 크게 의존하지 않고 관찰을 설명할 수 있는 이론적 모델을 만들었습니다. 이 모델은 전자가 쿠퍼 쌍으로 쌍을 이루게 하는 정확한 기본 메커니즘보다는 전반적인 동작에 초점을 맞춘 현상학적 접근 방식을 사용합니다.

결과는 실험 데이터, 특히 자기장의 방향에 따라 초전도성이 변하는 특이한 방식과 밀접하게 일치했습니다. 이 모델은 UTe에서 초전도성이 살아남거나 돌아올지 여부에 방향이 어떻게 중요한 역할을 하는지 보여줍니다.₂.

자기와 초전도가 상호 작용하는 방법

이 연구는 또한 이 물질의 쿠퍼 쌍이 회전하는 물체와 유사하게 각운동량을 전달하는 것처럼 거동한다는 것을 밝혔습니다. 자기장이 적용되면 이 운동과 상호 작용하여 관찰된 후광 패턴을 생성하는 방향 효과를 생성합니다.

이 통찰력은 UT와 같이 방향성이 강한 재료에서 자성과 초전도성이 어떻게 공존할 수 있는지 설명하는 데 도움이 됩니다._e2.

이번 연구의 공동 저자인 NIST의 Peter Czajka는 “실험적 관찰 중 하나는 우리가 메타자기 전이라고 부르는 샘플 자화의 갑작스러운 증가입니다.”라고 말했습니다. “고자기장 초전도성은 자기장 규모가 이 값에 도달한 후에만 나타나며 그 자체는 각도에 크게 의존합니다.”

과학자들은 이러한 메타자기 전이를 일으키는 원인과 이것이 초전도성에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 여전히 논쟁을 벌이고 있습니다. Nevidomskyy는 새로운 모델이 이러한 열린 질문을 명확히 하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

“이 물질의 짝짓기 접착제의 특성은 여전히 ​​이해되어야 하지만 쿠퍼 쌍이 자기 모멘트를 전달한다는 것을 아는 것이 이 연구의 핵심 결과이며 향후 조사를 안내하는 데 도움이 될 것입니다.”라고 그는 말했습니다.

연구팀 및 지원

이 연구에는 NIST의 Corey Frank와 Nicholas Butch가 참여했습니다. UMD의 윤혁, 어윤석, Johnpierre Paglione 및 Gicela Saucedo Salas; Los Alamos 국립 연구소의 G. Timothy Noe와 John Singleton. 자금은 미국 에너지부와 국립과학재단에서 제공되었습니다.

에너지를 흡수하는 원자는 오랫동안 들뜬 상태를 유지하지 않습니다. 그들은 자연 방출로 알려진 과정인 특정 주파수의 빛을 방출함으로써 빠르게 낮은 에너지 상태로 돌아갑니다. 이 동작은 원자와 양자 전자기장의 상호 작용에서 비롯됩니다.

스톡홀름 대학교 박사과정 학생인 Jerzy Paczos는 “중력파는 양자장을 변조하여 자연 방출에 영향을 줍니다.”라고 말했습니다. “이 변조는 파동이 없는 경우에 비해 방출된 광자의 주파수를 이동할 수 있습니다.”

방향성 조명의 숨겨진 신호

연구원들에 따르면 중력파는 원자가 빛을 방출하는 빈도를 바꾸지 않습니다. 대신, 그들은 이동 방향에 따라 방출된 광자의 주파수를 미묘하게 변경합니다. 총 방출률은 동일하게 유지되기 때문에 지금까지 이 효과는 눈에 띄지 않았습니다.

그 결과 빛의 스펙트럼에 뚜렷한 방향성 패턴이 나타납니다. 이 패턴은 중력파의 방향과 편파에 대한 정보를 전달할 수 있어 실제 신호를 배경 소음과 분리하는 방법을 제공합니다.

차가운 원자와 미래 탐지기

저주파 중력파를 탐지하는 것은 미래 우주 임무의 주요 목표입니다. 연구팀은 매우 정밀한 광학적 전환에 의존하는 원자시계 기반 시스템이 특히 유용할 수 있다고 지적합니다. 이러한 시스템은 긴 상호 작용 시간을 허용하므로 저온 원자 설정이 아이디어 테스트를 위한 강력한 후보가 됩니다.

거대 장비의 컴팩트한 대안

연구자들은 원자를 일반적으로 모든 방향에서 동일하게 들리는 꾸준한 음악 톤과 비교합니다. 그러나 통과하는 중력파는 방향에 따라 해당 톤이 들리는 방식을 미묘하게 변경합니다.

스톡홀름 대학의 박사후 연구원인 Navdeep Arya는 “우리의 발견은 관련 원자 앙상블이 밀리미터 규모인 소형 중력파 감지를 향한 길을 열 수 있습니다”라고 말했습니다. “실질적인 타당성을 평가하려면 철저한 소음 분석이 필요하지만 첫 번째 추정치는 유망합니다.”

확인된다면, 이 접근 방식은 결국 훨씬 더 작고 접근하기 쉬운 탐지기로 이어질 수 있으며, 우주의 가장 극적인 사건을 관찰할 수 있는 새로운 방법을 제공할 수 있습니다.

노르웨이 과학기술대학교(NTNU) 물리학과의 제론 다논 교수는 “양자 컴퓨터에서는 소위 큐비트(양자 비트)를 이용해 정보가 전송되고 저장된다. 그러나 양자 정보는 빠르게 손실될 수 있다”고 말했다.

양자 컴퓨터가 정보를 잃는 이유

핵심 과제는 이 정보가 얼마나 빨리 사라지는지 정확히 파악하는 것이었습니다. 그러한 지식이 없으면 양자 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시키기가 어렵습니다.

널리 사용되는 초전도 큐비트에서 정보가 사라지는 데 걸리는 시간은 평균적으로 합리적입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 무작위로 변하는 것 같습니다.라고 Danon은 설명했습니다.

이러한 예측 불가능성은 큰 장애물을 만듭니다. 과학자들은 큐비트가 정보를 얼마나 오랫동안 보유할 수 있는지 측정할 수 있는 빠르고 신뢰할 수 있는 방법이 부족했습니다. 양자 컴퓨터가 실용화될 만큼 충분히 안정되려면 이 문제를 해결하는 것이 필수적입니다.

큐비트 안정성을 측정하는 새로운 방법

Danon과 그의 동료들은 해결책을 찾았다고 믿습니다.

Danon은 “코펜하겐의 Niels Bohr Institute가 이끄는 국제 팀과 협력하여 새로운 측정 방법을 개발했습니다. 이를 통해 비교할 수 없는 속도와 정확성으로 정보 손실에 걸리는 시간을 측정할 수 있습니다”라고 말했습니다.

양자 데이터 손실을 100배 더 빠르게 측정

지금까지 양자 정보가 얼마나 오래 지속되는지 측정하는 데는 일반적으로 약 1초가 걸렸습니다. 양자물리학의 세계에서 그것은 매우 긴 시간이다.

“우리는 이 작업을 약 10밀리초, 즉 100배 이상 빠르게 수행할 수 있었습니다. 그리고 거의 실시간으로 수행했습니다.”라고 Danon은 말했습니다.

이러한 극적인 개선을 통해 연구자들은 정보가 발생하면서 어떻게 사라지는지 추적할 수 있습니다. 또한 이전에는 감지할 수 없었던 미묘하고 빠른 변화도 드러냅니다.

“이렇게 하면 정보가 사라지는 근본 원인을 더 쉽게 식별할 수 있게 될 것입니다.”라고 그는 말했습니다.

이것이 양자 컴퓨팅에 미치는 영향

새로운 접근 방식은 과학자들이 양자 프로세서를 테스트하고 미세 조정하는 방법을 재구성할 수 있습니다. 성능을 제한하는 작은 프로세스를 더 잘 이해함으로써 연구자들은 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 기계를 개발할 수 있습니다.

이러한 발전으로 양자 컴퓨팅은 잠재력을 최대한 발휘하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다.

연구자들은 이러한 한계를 극복하기 위해 고안된 새로운 전략을 모색했습니다. 지속적인 인간의 지시에 의존하는 대신, 한 대상에서 다른 대상으로 이동하고 자체적으로 데이터를 수집할 수 있는 반자율 로봇을 테스트했습니다. 소형 장비를 갖춘 로봇은 여러 암석을 순차적으로 검사하고 독립적으로 측정을 수행할 수 있습니다.

그 결과 효율성이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다. 지속적인 감독 하에 단일 암석에 집중하는 대신 로봇은 여러 위치를 탐색하고 각각을 분석할 수 있습니다. 이 접근법은 자원 탐사와 행성 표면의 ‘생체특징'(즉, 생명의 증거) 검색을 크게 가속화했습니다.

팀은 상대적으로 간단한 도구 세트를 운반하는 로봇이 빠르게 작업하면서 여전히 의미 있는 과학적 결과를 생산할 수 있는지 알고 싶었습니다. 연구 결과에 따르면 우주 생물학 및 자원 탐사에 중요한 암석을 식별하는 등의 주요 목표를 달성하는 데는 소형 도구라도 충분하다는 것이 확인되었습니다.

화성과 유사한 조건에서 다리가 있는 로봇 테스트

연구진은 이 개념을 입증하기 위해 4족 보행 로봇 ‘ANYmal’을 사용했다. 여기에는 ESA-ESRIC 우주 자원 챌린지를 위해 개발된 현미경 이미저 MICRO와 휴대용 라만 분광계라는 두 가지 장비를 보유한 로봇 팔이 장착되어 있었습니다. 이 프로젝트에는 ETH Zurich의 Robotic Systems Lab, ETH Zurich | 우주, 취리히 대학교, 베른 대학교.

실험은 바젤 대학의 ‘Marslabor’ 시설에서 이루어졌습니다. 이 환경은 아날로그 암석, ‘레골리스'(즉, 행성 먼지) 재료 및 아날로그 조명 조건을 사용하여 행성 표면 조건을 시뮬레이션합니다. 테스트 중에 로봇은 선택한 대상을 향해 자율적으로 이동하고, 로봇 팔을 사용하여 장비를 배치하고, 분석을 위해 이미지와 스펙트럼 데이터를 전송했습니다.

이 시스템은 행성 과학에 중요한 다양한 암석 유형을 성공적으로 식별했습니다. 여기에는 석고, 탄산염, 현무암, 두나이트 및 거창암이 포함됩니다. 이러한 자료 중 다수는 향후 임무에 특히 유용합니다. 예를 들어, 두나이트(감람석과 산화물이 풍부함), 회장암(거석암 함유), 금홍석과 같은 산화물과 같은 달 유사 암석은 유용한 자원을 가리킬 수 있습니다.

다중 대상 탐색으로 더 빠른 결과

연구진은 두 가지 방법, 즉 과학자들이 로봇을 단일 목표로 안내하는 전통적인 접근 방식과 로봇이 여러 목표를 순차적으로 조사하는 반자율 접근 방식을 비교했습니다.

속도의 차이가 눈에 띄었습니다. 다중 표적 임무는 단 12~23분 만에 완료되었으며, 이에 상응하는 인간 유도 임무는 41분이 걸렸습니다.

이렇게 빠른 속도에도 불구하고 로봇은 강력한 과학적 성능을 유지했습니다. 한 테스트에서는 선택한 모든 대상을 올바르게 식별했습니다.

이 방법을 사용하면 향후 임무에서 더 짧은 시간에 훨씬 더 넓은 행성 표면 영역을 스캔할 수 있습니다. 그런 다음 과학자들은 들어오는 데이터를 검토하고 어떤 위치를 면밀히 조사할 가치가 있는지 결정합니다.

지속적인 인간 입력의 필요성을 줄임으로써 로봇은 지형을 더 자유롭게 이동하고 암석을 빠르게 분석하며 귀중한 데이터를 수집할 수 있습니다. 이를 통해 과학적 발전이 더욱 빨라지고 연구자들이 가장 유망한 샘플에 집중할 수 있습니다.

달과 화성에 대한 향후 임무 준비

이 연구는 더 작고 단순한 기기가 자율 로봇 시스템과 결합될 때 여전히 귀중한 과학적 통찰력을 제공할 수 있음을 보여줍니다. 크고 복잡한 장비에 전적으로 의존하는 대신 미래의 임무에서는 민첩한 로봇을 사용하여 주변을 빠르게 조사하고 우선순위가 높은 목표를 식별할 수 있습니다.

우주 기관이 달, 화성 및 그 너머에 대한 새로운 임무를 계획함에 따라 이와 같은 반자동 로봇이 중요한 역할을 할 수 있습니다. 더 짧은 시간에 더 많은 영역을 조사함으로써 자원 탐사와 전생의 흔적 검색을 모두 향상시킬 수 있습니다.

이제 매사추세츠 대학교 애머스트(Amherst) 대학의 물리학자들은 설명을 찾았을 수도 있다고 생각합니다. 그들의 아이디어는 “준극단 원시 블랙홀”로 알려진 희귀한 유형의 블랙홀의 폭발적인 죽음과 관련이 있습니다.

우주의 가장 깊은 비밀에 대한 단서

에 발표된 연구에서 실제 검토 편지연구자들은 그러한 사건이 어떻게 이 특별한 에너지를 가진 중성미자를 생성할 수 있는지 보여줍니다. 그들은 또한 이 단일 입자가 우주의 기본 구조에 대한 통찰력을 제공할 수 있다고 제안합니다.

원시 블랙홀이란 무엇입니까?

과학자들은 이미 전형적인 블랙홀이 어떻게 형성되는지 이해하고 있습니다. 거대한 별의 연료가 고갈되면 강력한 초신성으로 붕괴하여 빛조차도 빠져나올 수 없을 만큼 강력한 중력을 지닌 물체를 남깁니다. 이 블랙홀은 매우 거대하며 일반적으로 안정적입니다.

그러나 1970년에 물리학자는 스티븐 호킹은 또 다른 가능성을 제안했다. 그는 빅뱅 직후 초기 우주에서도 블랙홀이 형성될 수 있다고 제안했습니다. 이를 원시 블랙홀(PBH)이라고 합니다. 아직 직접적으로 관찰된 적은 없지만 이론으로 예측하고 있습니다. 일반 블랙홀과 마찬가지로 밀도가 엄청나게 높지만 질량은 훨씬 더 작을 수도 있습니다.

호킹은 또한 블랙홀이 완전히 조용하지 않다는 것을 보여주었다. 충분히 뜨거워지면 현재 호킹 복사라고 알려진 과정을 통해 입자를 방출할 수 있습니다.

호킹 복사와 블랙홀 폭발

“블랙홀이 가벼울수록 더 뜨거워지고 더 많은 입자를 방출하게 됩니다”라고 UMass Amherst의 물리학 조교수이자 새로운 연구의 공동 저자인 Andrea Thamm은 말합니다. “PBH가 증발함에 따라 점점 더 가벼워지고 뜨거워지며 폭발할 때까지 폭주 과정에서 더 많은 방사선을 방출합니다. 우리 망원경이 감지할 수 있는 것이 바로 호킹 방사선입니다.”

과학자들이 이러한 폭발 중 하나를 관찰할 수 있다면 모든 유형의 기본 입자를 드러낼 수 있습니다. 여기에는 전자, 쿼크, 힉스 보존과 같은 알려진 입자뿐만 아니라 암흑 물질 입자와 같은 가상의 입자 및 완전히 새로운 형태의 물질도 포함됩니다.

UMass Amherst 팀의 이전 연구에 따르면 이러한 폭발은 예상보다 더 자주, 아마도 10년에 한 번씩 발생할 수 있습니다. 현재 장비를 사용하면 이미 탐지가 가능할 수도 있습니다.

이론에서 관찰까지

최근까지 이 아이디어는 순전히 이론적으로만 남아 있었습니다.

그러다가 2023년에 KM3NeT 협업이 극도로 활동적인 중성미자를 발견했습니다. 관찰 결과는 연구자들이 예측했던 종류의 신호와 일치했습니다.

두 실험 사이의 퍼즐

그러나 이 발견은 새로운 질문을 불러일으켰습니다. 고에너지 중성미자를 탐지하기 위해 설계된 또 다른 주요 실험인 IceCube에서도 비슷한 내용이 기록되지 않았습니다. 사실, 그 에너지의 극히 일부라도 가지고 있는 중성미자를 관찰한 적이 없습니다.

원시 블랙홀이 흔하고 자주 폭발한다면 왜 그러한 사건은 더 자주 볼 수 없습니까? 이 불일치에는 설명이 필요했습니다.

“다크 차지”의 역할

“우리는 준극단 PBH라고 부르는 ‘암흑 전하’를 가진 PBH가 잃어버린 고리라고 생각합니다”라고 UMass Amherst의 물리학 박사후 연구원이자 논문 공동 저자 중 한 명인 Joaquim Iguaz Juan은 말합니다.

제안된 “암흑 전하”는 익숙한 전기력과 다소 유사하게 동작하지만 “암흑 전자”라고 하는 훨씬 더 무거운 전자 버전을 포함합니다.

공동 저자이자 UMass Amherst의 물리학 조교수인 Michael Baker는 “PBH의 다른 더 간단한 모델이 있습니다.”라고 말했습니다. “우리의 암흑전하 모델은 더 복잡합니다. 즉, 현실에 대한 보다 정확한 모델을 제공할 수 있다는 뜻입니다. 정말 멋진 점은 우리 모델이 설명할 수 없는 이 현상을 설명할 수 있다는 것입니다.”

Thamm은 “암흑 전하를 갖는 PBH는 독특한 특성을 가지며 다른 단순한 PBH 모델과 다른 방식으로 동작합니다. 우리는 이것이 일관되지 않은 것처럼 보이는 모든 실험 데이터에 대한 설명을 제공할 수 있음을 보여주었습니다.”라고 덧붙였습니다.

이것이 암흑물질을 설명할 수 있을까?

연구자들은 그들의 모델이 하나의 특이한 중성미자를 설명하는 것 이상의 역할을 할 수 있다고 믿습니다. 또한 물리학의 가장 큰 미스터리 중 하나를 해결하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

베이커는 “은하와 우주 배경파에 대한 관찰은 일종의 암흑물질이 존재한다는 것을 암시한다”고 말했다.

Iguaz Juan은 “만약 우리가 가정한 암흑 전하가 사실이라면 다른 천체물리학 관측과 일치하고 우주에서 누락된 모든 암흑 물질을 설명할 수 있는 상당한 PBH 집단이 있을 수 있다고 믿습니다”라고 덧붙였습니다.

우주를 보는 새로운 창

“고에너지 중성미자를 관찰하는 것은 놀라운 사건이었습니다”라고 Baker는 결론을 내렸습니다. “그것은 우리에게 우주에 대한 새로운 창을 제공했습니다. 그러나 이제 우리는 호킹 복사를 실험적으로 검증하고 원시 블랙홀과 표준 모델을 넘어서는 새로운 입자에 대한 증거를 얻고 암흑 물질의 신비를 설명하는 정점에 있을 수 있습니다.”

달은 45억년의 역사 동안 끊임없는 폭격을 견뎌왔습니다. 달에 있는 사람의 “바다”를 형성하는 크고 어두운 지역은 실제로 약 38억년 전에 끝난 강렬한 충돌 기간 동안 생성된 광대한 충격 분지입니다. 이러한 대규모 충돌은 더 이상 흔하지 않지만 작은 소행성과 혜성은 오늘날에도 여전히 달에 충돌하여 새로운 분화구를 남깁니다.

과학자들이 새로운 달 분화구를 발견한 방법

이러한 영향 중 하나가 발생하는 즉시 포착하는 것은 매우 어렵습니다. 대신, 과학자들은 사실 이후에 증거를 찾습니다. 달 정찰 궤도선 카메라 팀은 같은 지역을 서로 다른 시간에 촬영한 이미지를 주의 깊게 비교하여 새로운 분화구를 발견했습니다. 2009년 12월 이전에 촬영한 사진과 2012년 12월 이후에 촬영한 사진 간의 변화를 식별함으로써 실제로 충격이 일어나는 것을 본 사람은 아무도 없음에도 불구하고 충격이 발생한 시점을 좁힐 수 있었습니다.

새로 확인된 이 분화구는 너비가 약 22m로 큰 집 크기 정도입니다. 눈에 띄는 것은 크기가 아니라 얼마나 밝게 보이는가입니다. 충격으로 인해 물질이 수십 미터 바깥쪽으로 던져져 햇살 패턴으로 퍼지는 눈에 띄는 광선이 형성되었습니다. 새로 노출된 이 물질은 주변의 어두운 표토보다 훨씬 더 밝아서 분화구가 익숙한 표면에 새로운 흔적처럼 보입니다.

밝은 분화구가 시간이 지나면서 희미해지는 이유

그 밝기는 지속되지 않습니다. 태양풍 입자, 미세운석 충돌, 우주 방사선으로 인한 우주 풍화 작용으로 인해 노출된 물질이 서서히 어두워집니다. 수천에서 수백만 년에 걸쳐 분화구의 광선은 오래된 지형과 섞일 때까지 희미해질 것입니다. 이 과정은 고대 분화구에는 밝은 광선이 부족한 반면 약 1억 8백만 년 전에 형성된 Tycho와 같은 젊은 분화구에는 여전히 지구에서 볼 수 있는 눈에 띄는 줄무늬가 나타나는 이유를 설명합니다.

새로운 분화구를 찾는 것은 단순한 흥미로운 발견 그 이상입니다. 이는 과학자들이 충격이 얼마나 자주 발생하는지 더 잘 추정하는 데 도움이 되며, 이는 우주선과 미래 인간 임무에 대한 위험을 평가하는 데 중요합니다. 또한 연구자들은 분화구와 그 특징이 시간이 지남에 따라 얼마나 빨리 변하는지 연구함으로써 다양한 달 표면의 나이를 결정하는 데 사용되는 방법을 개선할 수 있습니다.

달은 여전히 ​​변하고 있다

달 관찰을 즐기는 사람이라면 달이 정지된 물체가 아니라는 점을 아는 것이 놀라운 일이 될 것입니다. 우리가 여러 세대에 걸쳐 살펴본 표면은 우주를 여행하면서 계속해서 진화하면서 새로운 특징을 갖게 됩니다. 이 새로운 분화구는 달이 여전히 지속적인 충돌에 의해 형성되고 있으며 태양계가 여전히 활동적이고 때로는 폭력적이라는 것을 상기시켜줍니다.

양자 회로도 비슷한 방식으로 작동합니다. 이는 고도로 조정된 방식으로 정보를 처리하기 위해 함께 작동하는 (“작업”)이라고 하는 여러 개의 작은 단계로 구성됩니다.

이제 그 도미노가 약간 불안정하다고 상상해보세요. 양자 시스템에서는 이러한 불안정성을 “잡음”이라고 합니다. 처음에는 사소해 보일 수도 있지만, 작은 방해라도 시간이 지나면서 누적되어 전체 시퀀스를 방해할 수 있습니다.

소음이 양자 컴퓨팅 성능을 제한하는 방법

이것은 중요한 질문을 제기합니다. 양자 회로의 모든 단계가 잡음의 영향을 받는 경우 복잡성이 증가하더라도 여전히 이점이 있습니까? 양자 회로는 고전 기계의 범위를 넘어서는 문제를 해결하는 것을 목표로 하는 양자 컴퓨터와 같은 기술에 필수적입니다.

새로운 이론적 연구는 이 문제를 심층적으로 탐구했습니다. 연구진은 잡음이 양자 회로의 깊이에 대해 엄격한 실제 제한을 가한다는 사실을 발견했습니다. 이는 얼마나 많은 단계가 순차적으로 수행될 수 있는지를 의미합니다. 그들은 또한 잡음이 고전적인 컴퓨터를 사용하여 이러한 회로의 일부를 더 쉽게 시뮬레이션할 수 있음을 보여주었습니다.

이 연구는 EPFL의 Armando Angrisani와 Yihui Quek, 베를린 자유 대학의 Antonio Anna Mele, 코펜하겐 대학의 Daniel Stilck França가 주도했습니다. 결과는 다음과 같이 출판되었습니다. 자연물리학.

마지막 단계만 중요한 이유

잡음의 영향을 이해하기 위해 팀은 간단한 2큐비트 작업으로 구축된 대규모 양자 회로 그룹을 조사했습니다. 그들의 모델에는 각 큐비트가 모든 단계 후에 소음을 경험하는 현실적인 조건이 포함되었습니다.

수학적 분석을 사용하여 각 레이어의 영향이 회로를 통해 어떻게 이동하는지 추적했습니다. 결과는 대부분의 시끄러운 양자 회로에서 마지막 몇 단계만이 결과에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

회로가 매우 깊게 설계되더라도 이전 작업의 영향은 점차 사라집니다. 도미노 비교에서는 마치 최종 조각만이 최종 결과를 결정하는 것과 같습니다.

이는 실제적인 의미를 갖습니다. 양자 컴퓨터를 사용하여 큐비트의 에너지나 상태와 같은 속성을 계산하는 경우 결과는 주로 최종 레이어에 의해 결정됩니다. 이전 작업은 노이즈가 누적됨에 따라 효과적으로 “메모리에서 사라집니다”.

시끄러운 양자 회로를 여전히 훈련할 수 있는 이유

이번 발견은 또한 시끄러운 양자 회로가 특정 작업에 대해 여전히 조정되거나 “훈련”될 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 회로 설정을 변경하면 결과에 영향을 미칠 수 있지만 주로 최종 레이어가 계속해서 적극적인 역할을 하기 때문입니다.

결과적으로 잡음의 영향을 받는 깊은 회로는 더 얕은 회로처럼 동작합니다. 더 많은 단계를 추가한다고 해서 반드시 성능이 향상되는 것은 아닙니다. 대부분의 이전 단계는 더 이상 의미 있는 방식으로 기여하지 않기 때문입니다.

이것이 미래 양자 기술에 미치는 영향

이 연구는 현재 양자 기계가 현실적으로 무엇을 달성할 수 있는지에 대한 보다 명확한 그림을 제공합니다. 단순히 회로 깊이를 늘리는 것만으로는 많은 일반적인 작업, 특히 로컬 측정을 기반으로 하는 작업에서 더 나은 결과를 얻을 수 없습니다.

미래의 발전은 잡음을 줄이거나 잡음에도 불구하고 효과적으로 작동할 수 있는 회로를 설계하는 데 달려 있을 것입니다. 이 연구는 또한 잠재적인 오해를 강조합니다. 시끄러운 회로는 훈련 가능한 것처럼 보일 수 있지만 이는 부분적으로 잡음이 이미 회로의 유효 복잡성을 감소시켰기 때문입니다. 노이즈를 단순한 흐림으로 처리하면 양자 컴퓨팅의 실제 기능에 대한 비현실적인 기대가 발생할 수 있습니다.

기여자

• 베를린 자유대학교
• EPFL
• 소르본대학교
• 시카고대학교
• 프라운호퍼 하인리히 헤르츠 연구소
• ENS 리옹
• 와 함께

ETH 취리히 생명의 기원 및 보급 센터의 박사후 연구원인 Craig Walton과 ETH 취리히 교수 Maria Schönbächler가 주도한 새로운 연구에 따르면 행성의 핵이 형성될 때 이러한 요소가 이미 적절한 양으로 이용 가능해야 한다는 것을 보여줍니다. 이번 연구의 주요 저자인 Walton은 “행성의 핵이 형성되는 동안 인과 질소가 행성 표면에 남을 수 있도록 정확히 적절한 양의 산소가 존재해야 합니다.”라고 설명합니다. 지구상에서는 약 46억년 전에 그런 일이 일어난 것으로 보이며, 이는 우리 행성에 유난히 운이 좋은 화학적 출발점을 제공합니다. 그 결과는 과학자들이 지구 너머의 생명체를 찾는 방법에 영향을 미칠 수 있습니다.

행성 핵심 형성이 거주 가능성에 미치는 영향

행성은 녹은 암석 덩어리로 시작됩니다. 형성되면서 재료는 무게에 따라 분리됩니다. 철과 같은 중금속은 안쪽으로 가라앉아 핵을 생성하는 반면, 가벼운 물질은 위에 남아 결국 맨틀이 되고 나중에는 지각이 됩니다.

이 단계에서는 산소 수준이 중요합니다. 핵이 형성될 때 산소가 너무 적으면 인이 철과 같은 중금속과 결합하여 핵으로 끌어당겨집니다. 그런 일이 발생하면 생명이 발달할 수 있는 행성 지역에서는 더 이상 사용할 수 없습니다. 산소가 너무 많으면 인은 맨틀에 남지만 질소는 대기로 빠져나가 손실될 가능성이 높아집니다.

화학적 골디락스 지대

광범위한 모델링을 사용하여 Walton과 그의 공동 저자는 인과 질소가 모두 적당한 산소 조건의 매우 좁은 범위 내에서만 충분히 많은 양으로 맨틀에 남아 있음을 발견했습니다. 그들은 이것을 화학적 골디락스 구역으로 묘사합니다.

“우리의 모델은 지구가 정확히 이 범위 내에 있다는 것을 분명히 보여줍니다. 만약 핵이 형성되는 동안 산소가 조금 더 많거나 조금 더 적었다면 생명의 발달을 위한 인이나 질소가 충분하지 않았을 것입니다.”라고 Walton은 말합니다.

연구팀은 또한 화성을 포함한 다른 행성들이 이 골디락스 지대 외부의 산소 조건에서 형성되었다는 사실도 발견했습니다. 화성에서는 지구보다 맨틀에 인이 더 많지만 질소가 적어 우리가 알고 있는 생명체에게 어려운 환경을 조성한다는 의미입니다.

지구 너머의 생명체를 찾는 새로운 방법

이러한 발견은 과학자들이 거주 가능성에 대해 생각하는 방식을 바꿀 수 있습니다. 지금까지 초점은 행성에 물이 있는지 여부에 맞춰져 있었습니다. Walton과 Schönbächler는 이것이 충분하지 않다고 주장합니다.

행성에는 물이 있을 수 있지만 처음부터 화학적으로 생명체가 살기에는 부적합할 수 있습니다. 만약 핵이 형성되는 동안 산소 수준이 잘못되었다면, 행성은 생명체가 사용할 수 있는 곳에 충분한 인과 질소를 보관하지 못했을 것입니다.

태양과 같은 별이 가장 중요한 이유

천문학자들은 대형 망원경으로 다른 태양계를 연구함으로써 이러한 화학적 상태를 추정할 수 있습니다. 행성 형성 중에 이용 가능한 산소는 모항성의 화학적 구성에 따라 달라집니다. 행성은 대부분 별과 동일한 물질로 형성되기 때문에 별의 구성은 전체 행성계의 화학적 성질을 형성하는 데 도움이 됩니다.

이는 화학적 성질이 우리와 매우 다른 태양계가 생명체를 찾는 데 적합하지 않을 수 있음을 의미합니다. “이것은 다른 행성에서 생명체를 찾는 것을 훨씬 더 구체적으로 만듭니다. 우리는 우리 태양과 유사한 별이 있는 태양계를 찾아야 합니다”라고 Walton은 말합니다.

이제 서던캘리포니아 대학교(University of Southern California) 연구원들은 그 한계를 뛰어넘는 방법을 찾았다고 믿고 있습니다.

2026년 3월 26일에 발표된 연구에서 과학USC Viterbi School of Engineering 및 USC School of Advanced Computing의 Ming Hsieh 전기 및 컴퓨터 공학과의 Arthur B. Freeman 석좌 교수인 Joshua Yang이 이끄는 팀은 섭씨 700도(화씨 ~1300도)에서 계속 작동하는 새로운 유형의 메모리 장치를 공개했습니다. 그 온도는 녹은 용암을 초과하며 이전에 이 기술 수준에서 달성한 온도를 훨씬 뛰어넘습니다. 장치에는 고장의 흔적이 보이지 않았습니다. 실제로 700도는 단순히 장비가 테스트할 수 있는 최대 온도였습니다.

양씨는 “이를 혁명이라고 부를 수도 있다”고 말했다. “지금까지 시연된 최고의 고온 메모리입니다.”

극한의 열을 위해 제작된 멤리스터

새로운 장치는 데이터를 저장하고 계산을 수행할 수 있는 나노 규모 구성 요소인 멤리스터(memristor)로 알려져 있습니다. 이는 양쪽에 두 개의 전극이 있고 그 사이에 얇은 세라믹 층이 있는 미세한 층 구조처럼 구성됩니다.

이번 연구의 첫 번째 저자인 Jian Zhao는 상부 전극에 텅스텐, 중간에 산화 하프늄 세라믹, 하부 층에 그래핀을 사용하여 장치를 제작했습니다. 텅스텐은 모든 원소 중 녹는점이 가장 높으며, 단일 원자 두께의 탄소 시트인 그래핀은 탁월한 강도와 내열성으로 알려져 있습니다.

이 조합은 놀라운 성능을 발휘했습니다. 장치는 새로 고칠 필요 없이 700도에서 50시간 이상 데이터를 유지했습니다. 또한 해당 온도에서 10억 개가 넘는 스위칭 주기를 견뎌냈으며 수십 나노초 단위로 측정된 속도로 단 1.5V에서 작동했습니다.

예상치 못한 돌파구

이번 발견은 팀의 원래 계획의 일부가 아니었습니다. 그들은 처음에 다른 그래핀 기반 장치를 만들려고 시도했지만 의도한 대로 작동하지 않았습니다. 그러던 중 그들은 놀라운 일을 겪었다.

“솔직히 말하면 대부분의 발견이 그러하듯이 그것은 우연이었습니다.”라고 Yang은 말했습니다. “예측할 수 있다면 일반적으로 놀라운 일은 아니며 아마도 충분히 중요하지도 않을 것입니다.”

추가 조사를 통해 장치가 왜 그렇게 잘 작동하는지 밝혀졌습니다. 기존 전자 장치에서는 열로 인해 상단 전극의 금속 원자가 세라믹 층을 통해 천천히 이동합니다. 결국, 이들은 하단 전극에 도달하여 장치를 단락시키고 켜진 상태로 유지하는 영구적인 연결을 생성합니다.

그래핀은 이러한 실패를 방지합니다. 텅스텐과의 상호작용은 Yang이 설명했듯이 기름과 물과 유사합니다. 그래핀 표면에 접근하는 텅스텐 원자는 그래핀 표면에 부착될 수 없습니다. 정착할 안정적인 지점이 없으면 전도성 브리지를 형성하는 대신 표류합니다. 이는 단락을 방지하고 극심한 열 속에서도 장치의 기능을 보존합니다.

연구진은 첨단 전자현미경, 분광학 및 양자 수준 시뮬레이션을 사용하여 이 메커니즘을 확인했습니다. 원자 인터페이스에서 어떤 일이 일어나는지 이해함으로써 그들은 예상치 못한 결과를 미래 설계를 안내할 수 있는 원리로 전환했습니다. 유사한 표면 특성을 가진 다른 재료를 식별할 수 있으며 이는 산업 생산을 위한 기술 확장에 도움이 될 수 있습니다.

극한 환경에서의 애플리케이션

섭씨 500도 이상에서 작동할 수 있는 전자 장치는 오랫동안 우주 탐사의 목표였습니다. 예를 들어, 금성의 표면 온도는 그 정도 수준이고 그곳으로 보내진 모든 착륙선은 극심한 열로 인해 부분적으로 실패했습니다. 현재의 실리콘 기반 칩은 이러한 조건에서 살아남을 수 없습니다.

양씨는 “현재 온도가 700도를 넘어섰고 앞으로 더 높아질 것으로 예상한다”고 말했다.

잠재적인 응용 분야는 우주 임무를 훨씬 뛰어넘습니다. 지열 에너지 시스템에는 주변 암석이 붉게 빛날 수 있는 지하 깊은 곳에서 작동할 수 있는 전자 장치가 필요합니다. 핵융합 시스템은 또한 장비를 강렬한 열에 노출시킵니다. 일상적인 환경에서도 내구성이 대폭 향상됩니다. 700도 등급의 장치는 자동차 전자 장치 내부에서 흔히 도달하는 약 125도의 온도에서 매우 견고합니다.

인공 지능이 중요한 이유

데이터를 저장하는 것 외에도 이 장치는 인공 지능에 큰 이점을 제공합니다. 많은 AI 시스템은 이미지 인식 및 언어 처리와 같은 작업에 사용되는 수학적 연산인 행렬 곱셈에 크게 의존합니다. 기존 컴퓨터는 이러한 계산을 단계별로 수행하므로 많은 양의 에너지를 소비합니다.

멤리스터는 문제에 다르게 접근합니다. 전압 곱하기 컨덕턴스가 전류와 같다는 옴의 법칙을 사용하여 장치는 전기가 흐르면서 직접 계산을 수행합니다. 결과는 측정된 전류로 즉시 획득됩니다.

Yang은 “ChatGPT와 같은 AI 시스템 컴퓨팅의 92% 이상이 행렬 곱셈에 지나지 않습니다.”라고 말했습니다. “이러한 유형의 장치는 가장 효율적인 방식으로, 훨씬 더 빠르고 더 낮은 에너지로 이를 수행할 수 있습니다.”

Yang과 이번 연구의 공동저자 3명(Qiangfei Xia, Miao Hu, Ning Ge)은 이미 실온에서 멤리스터 기반 AI 칩을 상용화하기 위해 TetraMem이라는 회사를 공동 설립했습니다. 그들의 연구실에서는 이미 기계 학습 작업을 위해 TetraMem의 작동 칩을 사용하고 있습니다. 본 연구에서 설명하는 고온 버전은 이러한 기능을 기존 전자 장치가 작동할 수 없는 환경으로 확장하여 우주선이나 산업용 센서와 같은 장치가 현장에서 직접 데이터를 처리할 수 있게 해줍니다.

실험실 프로토타입에서 실제 기술까지

유망한 결과에도 불구하고 Yang은 실제 적용이 아직 멀었다고 강조합니다. 메모리는 전체 컴퓨팅 시스템의 한 부분일 뿐입니다. 고온 논리 회로도 개발하고 통합해야 합니다. 또한 현재 장치는 실험실 환경에서 매우 작은 규모로 수동으로 제작되었으므로 대규모 제조에는 시간이 걸립니다.

양씨는 “이것이 첫 번째 단계”라고 말했다. “아직 갈 길이 멀다. 하지만 논리적으로는 볼 수 있다. 이제 그것이 가능해진다. 누락된 구성 요소가 만들어졌다.”

제조 관점에서 볼 때 장치에 사용되는 두 가지 재료인 텅스텐과 산화 하프늄은 이미 반도체 생산에 널리 사용되고 있습니다. 그래핀은 최신 기술이지만 TSMC, 삼성 등 주요 기업에서 활발히 개발되고 있으며 연구 환경에서 이미 웨이퍼 규모로 생산되었습니다.

새로운 개척을 향한 한 걸음

이 작업은 USC가 주도하고 공군 과학 연구실과 공군 연구소의 지원을 받는 다대학 우수 센터인 극한 환경 하의 신경형 컴퓨팅 센터(Centre of Neuromorphic Computing under Extreme Environments)의 약자인 CONCRETE 센터를 통해 수행되었습니다. 주요 실험 작업은 오하이오 주 데이턴에 있는 AFRL 재료 연구소의 Sabyasachi Ganguli 박사 팀과 공동으로 수행되었으며, 이론적 분석에는 일본 구마모토 대학의 USC 연구원 및 협력자가 참여했습니다.

Yang의 경우 과학 하나 이상의 성과를 반영합니다.

그는 “우주 탐사가 이토록 현실적이고, 가깝고, 대규모였던 적은 없었다”고 말했다. “이 논문은 훨씬 더 크고 흥미로운 영역으로의 중요한 도약을 나타냅니다.”