2차출처:http://www.joysf.com/forum_sf/4565892
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출처(영문):
실온에서 무손실 전하전송을 가능케 해줄 것으로 예상되는 스테닌(stanine)의 구조.
스테닌의 가장자리에서는 전하가 에너지 손실없이 이동할 수 있다.
스테닌의 가장자리에서는 전하가 에너지 손실없이 이동할 수 있다.
다음의 내용은 기사 내용을 일부 번역 및 각색한 것입니다:
에너지 손실은 일상생활에서 쉽게 볼 수 있다.
자전거 페달을 계속해서 밟지 않으면 자전거의 속도가 느려진다.
엑셀을 밟지 않으면 자동차는 감속한다.
모든 기기는 작동 과정에서 마찰열을 발생시킨다.
전자기기 내부에서 정보를 옮기는 전자들도 이와 동일한 현상을 겪는다.
전자는 움직이는 과정에서 열을 발생시키며, 이로 인해 신호의 강도가 약해진다.
그러나 DARPA의 지원을 받는 메소다이내믹 아키텍처(메소) 프로그램 연구진이
에너지 손실문제를 우회할 수 있는 방안을 찾은 것처럼 보인다.
스탠포드 대학의 메소 프로그램 연구진은 최근 스태닌(Stanene)이 실온(room temperature)에서 무손실 전도(lossless conduction)를
가능케 할 것이라는 예상을 내놓았다.
스태닌이란 두께가 원자 한 개 밖에 되지 않는 2차원 주석판(sheets of tin)을 말한다.
해당 연구진은 Physical Review Letters에 제출한 논문을 통해,
스테닌의 가장자리에서는 전하가 실온에서도 열방산으로 인한 에너지 손실없이 이동할 수 있으며,
따라서 스테닌은 최초의 기하학적 절연체(topological insulator)가 될 수 있다고 예측하였다.
현재 실험실에서 스테닌을 만들기 위한 실험이 진행 중이다.
"최근에 우리는 기하학적 절연체가 전자재료(electronic matter)의 또 다른 상태라는 사실을 발견했습니다.
기하학적 절연상태에 있는 재료들은, 마치 연료비를 내고 자동차를 고속도로의 법정속도까지 가속시킨 다음,
연료를 가능한한 쓰지 않고 최대한 멀리 이동하려는 것에 비유할 수 있습니다"라고
DARPA 프로그램 매니저인 제프리 로저스가 말했다.
"우리는 이 연구를 통해, 스테닌을 실제로 응용할 경우 얼마나 전자 손실이 발생하는지 알아보려 합니다.
하지만 물리학적으로 보면 스테닌에서는 열방산이 일어나지 않아야 합니다.
다시 말해서 전자가 한번 엔트로피를 얻은 다음에는(take an entropy hit once) 아무 손실없이 나머지 거리를 이동합니다"
2006년에 스탠포드 연구진은 DARPA의 후원을 받아 Focus Center Research Program을 진행하는 과정에서
기하학적 절연체를 최초로 발견하였다.
메소 프로그램은 원래 마이크로칩 내부의 정보 전송효율을 개선하기 위한 프로그램이었으나,
스테닌관련 물리이론의 발전에 큰 기여를 했다.
현재는 스테닌 외에도 전자의 무손실 전송을 가능케 해주는 여러 다른 물질들이 있으나,
극도의 저온을 요구하기 때문에 액체 헬륨같은 냉각물질을 써야 한다는 불편함이 있다.
"만일 이번 실험을 통해 해당 이론이 증명된다면,
전자기기 분야는 무손실 전송체계라는 새로운 도약을 맞게 되는 셈입니다.
해당 기술은 다양한 정보통신장비 개선에 활용할 수 있으니까요"라고 제프리 로저스는 말했다.
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