물질의 전자 구조, 빛과 물질의 상호작용을 직접 측정하는 각분해광전자분광학(ARPES) 실험은 소위 ‘양자물질’을 탐색함에 있어 가장 중요한 방법이다. 하지만 John Pendry 경이 이론을 확립한 ARPES 계산은 어렵기로 악명 높아서 전세계에서 손에 꼽는 정도의 이론 그룹들만 계산할 수 있었고, 실험 연구자는 이들과의 협업을 통해서만 자신의 실험 결과 해석을 제대로 할 수 있었다.

 우리 학부 석박 통합 과정을 졸업한 류지훈 박사와 박철환 교수는 류지훈 박사의 학위 논문 내용대로, 제일원리로부터 ARPES 실험을 모사할 수 있는 획기적인 방법을 발표했다. 이 방법은 ARPES의 본질을 꿰뚫어 보고 리프먼-슈윙거 방정식을 창의적인 방법으로 적용하였기 때문에 (1) 이론이 기존의 방법보다 훨씬 간단하고, (2) 기존의 밀도범함수이론 계산 패키지에 쉽게 적용하여 사용할 수 있다는 매우 큰 장점이 있다.

 본 연구진은 이번에 발표한 방법을 앞으로 수 년에 걸쳐 사람들이 많이 사용하는 밀도범함수이론 계산 패키지와 연동된 오픈 소스 프로그램으로 구현 및 배포하여, 지금까지 너무 어려워서 소수의 이론 그룹이 독점하고 있던 ARPES 계산 및 해석의 문턱을, 전 세계의 모든 ARPES 실험연구자가 직접 할 수 있도록 낮출 계획이다.

 이 논문은 Physical Review Letters에 출판된 논문 중에 편집자들이 중요하게 생각하여 1/6 정도만 뽑는 PRL Editors’ Suggestion으로 선정되었다.

 온라인 주소: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/gwmm-6l57