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UNIST 반도체소재·부품대학원/신소재공학과 권순용 교수팀(1저자: 왕재원 박사과정, 신소재공학과)이 재료 분야의 세계적 학술지인 Nature Materials의 2026년 2월호 News & Views 섹션에 2차원 반데르발스 (van der Waals) 물질 연구를 소개하고 관련 분야를 전망하는 논문을 기고하였다.

이번 논문은 “Reconstructing into a denser phase”라는 제목으로, 2차원 층상 물질인 PdTe2가 원자 재배열(atomic reconstruction)을 통해 전혀 다른 구조의 PdTe로 변환되는 과정을 다루고 있다. 특히 단순히 구조만 바뀌는 것이 아니라, 일부 원자(텔루륨)가 빠져나가면서 조성까지 변하는 ‘비화학양론적 상전이(non-stoichiometric phase transition)’가 일어난다는 점에서 큰 의미가 있다. 연구팀은 고온 환경에서 원자 하나가 빠져나가면(결함, vacancy), 남은 원자들이 스스로 재배열되어 층과 층 사이가 닫히듯 연결되며 더 치밀한 구조로 변한다는 사실을 원자 단위에서 실시간으로 관찰하였다. 이 과정은 마치 단추를 하나씩 채우듯 아래에서 위로 차례로 진행되며, 중간 단계에서는 두 상(phase)이 공존하는 이종접합 구조도 형성된다. 이러한 구조 변화는 단순한 형태 변화에 그치지 않는다. 완전히 변환된 PdTe 박막은 약 4.5 K에서 초전도성을 보였으며, 전환 도중 형성되는 PdTe2/PdTe 이종접합 구조에서는 원형 편광 빛의 방향에 따라 달라지는 테라헤르츠(THz) 방출 현상도 관찰되었다. 즉, ‘결함’으로 여겨지던 원자 빈자리(vacancy)가 오히려 새로운 기능을 만들어내는 핵심 요소가 될 수 있음을 보여준 것이다.

이번 News & Views는 단순 연구 소개를 넘어, “결함은 제거해야 할 대상이 아니라, 새로운 물성을 설계하는 도구가 될 수 있다”는 관점을 제시하며 2차원 물질 연구의 새로운 방향을 제안한다. 또한 실시간 원자 관찰과 머신러닝 기반 시뮬레이션을 결합한 접근법이 향후 차세대 전자소자, 초전도 소자, 테라헤르츠 광원 기술 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.

권순용 교수팀은 2차원 반데르발스 물질의 대면적 성장부터 접합 구조 형성, 소자 응용에 이르기까지 폭넓은 연구를 수행해 온 연구그룹이다. 특히 원자 단위의 정밀한 구조 제어를 통해 기존 전자소자의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제시하며 최근 Nature Electronics에 관련 성과를 발표한 바 있다. 이번 초청 기고는 이러한 연구 축적을 바탕으로, 해당 분야의 국제적 연구 흐름을 조망하고 향후 발전 방향을 제시하는 의미 있는 성과라 할 수 있다.