물리학과

현대 산업에서 고체물리학의 기여도는 매우 높으며, 특히 부품, 소재산업이 점점 중요해지고 있는 우리나라에서 고체물리학 연구의 중요성은 더해지고 있다. 이 분야의 육성을 위해 다양한 연구가 수행되어져야 하는 시점에서, 고체물성에 대한 이론적 연구는 우리나라의 학문과 산업 발전에 기여 할 것이다.

컴퓨터시뮬레이션을 통해 유전자와 자성체, 초전도체에 대한 이론물리연구실에서는 유전자모형(Genetic model)에 대한 연구를 하고 있다. 유전자모형은 돌연변이와 자연선택을 고려하여 유전자분포가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 보는 통계모형이다. 자연선택을 고려하기 위해 새끼를 낳는 율을 나타내는 적합도를 도입하고, 적합도와 유전자 간의 관계를 나타내는 다양한 적합도경관이 있다. 본 연구실은 여러 적합도경관과 여러 생식방법에 따른 유사종 사이의 전이확률을 계산한다. 원래 유전자모형은 이론생물학자들이 진화를 설명하고자 고안한 모형인데, 본 연구실은 기존의 유전자모형을 사용하여서 유사종 사이의 전이확률을 계산하고 그 전이확률이 매우 작아서 진화가 불가능하다는 것을 학문적으로 보이고자 한다. 본 연구실에서는 21세기에 각광을 받는 유전자를 포함한 생물학과 물리학의 다양한 주제를 접할 수 있다.
양자몬테칼로방법과 대각선화방법으로 허바드모형과 앤더슨모형의 여러 성질인 자성과 초전도성에 관한 연구도 한편 이루어지고 있다. 여러 종류의 허바드모형을 고려하여 자성이 어떻게 생기게 되는지를 연구한다.

응집물질에서 나타나는 물리적 현상들을 밀도범함수이론(Density Functional Theory) 계산을 이용하여 이해하고 그 특성을 연구한다. 이를 위해 많은 전자들로 이루어진 다체계 (many-body system)의 ground state 전자밀도를 self-consistent method로 찾아 원자수준에서 복잡하게 얽혀있는 물리적 현상을 이해하고자 한다.
최근 원자 단위 에피 박막 및 이차원 물질 성장이 가능해지면서, 이종 접합 계면내 기존 벌크와는 상이한 새롭고 특이한 물리적 현상이 보고되고 있다. 이러한 새로운 물리적 현상을 이해하기 위해 계면에서 Spin, Charge, Lattice 그리고 Orbital이 어떻게 상호작용 하여 신 물성을 발현하는지 밀도 범함수 이론을 통해 이해하고 그 메커니즘을 알아보고자 한다.
이를 위하여 본 연구실에서는 주로 3가지의 연구 테마에 집중하고 있다. 먼저, 산화물이나 이차원 물질에서의 결함이나 계면에서 나타나는 물리적 특성을 연구하고, 두 번째는 XPS(X-ray photoelectron), EELS(Electron energy loss), STS(Scanning tunneling), Raman spectroscopy 와 같은 다양한 분광학 특성을 예측하여 실험과의 협력 연구를 도모하고자 한다. 세 번째는 태양전지(Solar cell) 및 열전소자(Thermoelectric device)와 같은 에너지 응용분야에 필요한 새로운 물질을 디자인하고자 한다.