[베어드학부대학] 정달영 학장, ‘피지컬 리뷰 레터스’에 논문 발표

-『강유전체의 영역 구성의 진화』
   (Evolution of the Domain Topology in a Ferroelectric)

– 물리학 실험 결과에 수학이론 도입, 융합연구를 통해 새로운 방향 제시

 본교 수학과에 재직 중인 정달영 베어드학부대학 학장이 미국 럿거스 대학 물리학과 정상욱 교수팀과 함께 연구한 논문 『강유전체의 영역 구성의 진화』(Evolution of the Domain Topology in a Ferroelectric,)가  해외 유명 저널 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’ 에 발표되었다. (Phys. Rev. Lett. Vol 110, issue 16 (2013) (관련 링크 참조: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/ i16/e167601)

 논문에 따르면 강유전체 REMnO3에서 나타나는 매우 복잡해 보이는 영역의 구성형태와 불규칙해 보이는 변화 과정을 수학의 그래프이론을 이용하여 정리할 수 있다. 특히, 기존에 없던 Z2 X Z3 라는 그래프 칼러링을 새로 정의하여 강유전체 영역구성을 새로운 각도에서 살펴볼 수 있다.

 정달영 학장은 “어떤 물질이 생성될 때 그 표면에는 우리 눈에 보이지 않지만 미세한 영역들이 생성된다. 이 영역들의 구성이 그 물질의 성질과도 밀접한 관계에 있기 때문에 영역들이 어떻게 구성되어 있는지를 아는 것은 중요한 문제”라며 “형성된 모양으로만 볼 때 전혀 어떤 규칙이 없어 보이는 이런 영역 구성을 수학의 그래프이론으로 분석해 보면 매우 규칙적이라는 것을 발견할 수 있는데 이번 연구에서는 그래프이론의 색칠문제를 적용하여 영역 구성의 특징을 해석했다”고 밝혔다.

 지도에서 이웃하는 지역을 구분하기 위해 서로 다른 색을 칠하게 되는데 오래전부터 평면에서 서로 이웃하는 영역에 서로 다른 색을 칠할 경우 4가지 색이면 충분하다는 결과로부터 그래프이론의 색칠하기 문제가 발전하였다. 이 논문에서는 기존의 색칠하기 방법을 포함하는 새로운 방법을 도입하여 MnO3의 영역들이 Z2 X Z3 색칠이 가능하다는 것을 밝힘으로  이 물질의 symmetry 형태를 새로운 각도에서 바라볼 수 있었으며  Type I 에서  type II 로 변화하는 과정을 수학적으로 정리할 수 있었다.

 한편, 연구자들에 따르면 Physical Review Letters 저널은 물리학분야에서는 최고의 권위를 가지고 있고 Science나 Nature 같은 일반 과학저널을 포함해도 상위권에 들어가는 저널이다. 금번 논문은 물리학의 실험을 통해 나온 결과에 수학이론을 도입하여 뒷받침하는 융합연구를 통해 새로운 조망을 갖게 했다는 점에서 주목받아 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’ 에 게재되었다. 홍보팀장 김지현 (kimjh@ssu.ac.kr)

 * 용어설명 – 강유전체(强誘電體) : [명사] <물리학 용어> 외부에서 전기장을 가하지 아니하여도 전기 분극(分極)을 나타내는 물질. 인산칼륨ㆍ로셸염 따위가 있으며, 압전(壓電) 효과가 있어서 음향 기기 따위의 회로 소자에 쓴다.