물리학과소개
충북대학교 물리학과는 1979년에 개설되어 현재는 교수 14명, 재학생 200여명으로 발전하였다. 지난 20년간 학부생 480여명이 졸업하여 교육계, 산업체 등 여러 분야에서 활약하고 있다. 1983년에 석사과정, 1985년에 박사과정이 개설된 대학원에는 현재는 50여명이 재학하고 있다. 그 동안 배출된 박사 6명, 석사 71명은 모두 학계와 연구소에서 연구에 전념하고 있다. 그리고 1994년에는 한국 대학교육협회에서 주관한 전국 물리학과 평가에서 학부 부문의 우수학과로 선정되었으며 대학원도 활성화되어서 많은 연구업적이 나오고 있다.
1999년부터 신입생 입학은 물리, 천문, 지구과학과가 공동으로 신입생을 모집하여 2학년 때부터 학과를 선택하는 제도를 택하고 있다. 이와 아울러 학제간 연구를 위한 노력을 물리학과가 주도적으로 하고 있는데, 이를 위해서 1999년부터 실험물리 분야가 주도하는 정보소자 연계전공과 전산물리 분야가 주도하는 뇌과학 연계전공을 준비하고 있다.
현재 물리학과 교수들의 중요한 연구 분야는 실험물리, 전산물리, 이론물리 등으로 나눌 수 있다. 실험물리는 학내 공동기기센터를 통해서 XPS/AES/ISS 장비, fempto second laser, 극저온 강자성공명측정 장치 등 고가의 장비를 마련하여 공동연구에 활용하고 있다. 전산물리는 기초과학연구소의 특성화 분야로 지정되어 다수의 워크스테이션과 PC로 전산실을 운영하고 있다. 각 분야별로 자세한 연구내용과 관련교수는 다음과 같다.
실험물리학
1. 광재료 연구실
이산화탄소 레이저를 이용한 산화물 단결정 파이버의 성장연구와 홀로그래피 데이터 저장에 사용되는 광굴절 단결정재료에 대한 기초물성 및 응용연구, III-V반도체의 초고속 레이저 분광학연구, 고체레이저 재료에서의 upconversion 연구 등을 수행하고 있다. 현재 표준연구원, 과기원, 스탠포드대 등과 협력연구를 하고 있으며, 자체 제작한 laser- heated pedestal growth 장치, q-switched Nd:YAG 레이저, 아르곤 레이저, fs- Ti:sapphire 레이저, 시간상관 광자계수 시스템, 저온장치(10-300 K), 0.85 m 이중 분광계 등의 장비를 사용하고 있다. (담당교수: 임기수 kslim@trut.chungbuk. ac.kr)
2. 뫼스바워 분광 연구실
Mssbauer 분광계 및 XRD, SEM 등의 장비를 이용하여 결정질/비정질 고체 전반의 구조적 특성 및 미시자기적 특성을 연구하고 있다.
현재는 spinel 구조를 갖는 산화물계 결정시료를 직접합성법 및 sol-gel법으로 제조하여 열처리와 치환량에 따른 결정구조 및 미시자기적 성질변화를 살펴보고 있다.
보유장비로는 Mssbauer 분광계, 액체질소를 이용한 저온장치 및 고온실험이 가능한 고온장치, 그리고 시료제조용 전기로를 보유하고 있다.
(담당교수: 홍성렬 hong2266@trut.chung buk.ac.kr)
3. 반도체 연구실
반도체 양자소자 및 IR photonics 관련 연구가 수행되고 있다. 먼저, 반도체 양자소자 연구로서는 single electron device를 위해 Si 및 화합물반도체를 기저로 하는 양자소자를 설계하고, 저온 측정을 통해 첨단소자의 제작기술 습득하며, 새로운 양자역학적 물리현상을 발견て이해함을 목적으로 한다. 또한, HgCdTe 반도체 양자구조를 기저로 2-5 Ռm 적외영역대 초격자반도체 레이저의 제작, 발광출력, PL 및 Raman 연구를 동국대 MBE lab과 협력하여 수행하고 있다. 이상의 연구를 위해 반도체 공정을 위한 fab과 10 Tesla/4.2 K magnet-cryogenic system, 15 mK dilution refrigerator의 강자장 극저온장치를 비롯하여 VS/IR 파장영역대 PL, Raman 분광장비를 보유하고 있다. (담당교수: 최중범 jungchoi@trut.chungbuk.ac.kr)
4. 응용물리 연구실
자성체 및 초전도체 등 신소재의 물리적 특성에 관해 연구하고 있다. 특히 sputter 및 melt spinning 방법으로 제작한 thin film 및 bulk 형태의 초미세 결정합금에 대한 연구를 VSM, SQUID 자력계 및 AC susceptometer 등을 이용하여 물리적 특성 파악에 주력하고 있다. 또한 제작이 용이하면서 응용가능성이 높은 intermetallic compound 초전도체에 관한 연구를 활발히 수행하고 있다. 현재 높은 포화자속밀도를 지니는 Fe-Hf- C-N계의 초미세 결정합금과 ribbon 형태로 제작되어진 Y-Pd계 및 Y-Ni inter- metallic compund계열에 대해 dilution refrigerator(10 Tesla/15 mK)와 강자성공명측정장치(19.5 kG, Q-band)를 사용하여 극저온, 강자기장에서의 물리적 특성 연구를 진행하고 있다. (담당교수: 문영모 ymmoon@cbucc.chungbuk.ac.kr, 유성초 scyu@cbucc.chungbuk.ac.kr)
5. 표면 물리 연구실
고체표면 및 계면구조의 화학적 성질과 외력에 의한 표면특성의 변화를 연구한다. 주요 연구내용은 SPM을 이용한 step의 dissolution에 관한 연구, 표면의 마찰에 의한 fracto-emission 현상에 관한 연구, 이온 산란분광법 실험에 의한 표면 및 계면의 구조와 성분에 관한 연구, 초고진공용 ion beam assisted deposition 법에 의한 박막성장 및 특성연구, XPS／AES／ISS를 이용한 고체표면 및 극초박막의 계면에서의 반응 특성 연구 등이다. (담당교수: 강희재 hjkang @cbucc.chungbuk.ac.kr, 김명원 mwkim@ cbucc.chungbuk.ac.kr)
6. 핵물리학 연구실
시료의 원소 함량분석을 위하여 표준과학연구소와 함께 Cf-252선원에서 방출되는 중성자로 방사화 시킨 시료에서 방출되는 감마선 분석실험을 하고 있으며, 차세대 가속기인 CERN의 Large Hadron Collider에서 Compact Muon Solenoid의 국제 공동 연구에 참여하고 있다. (담당교수: 김용은 yukim@cbucc.chungbuk.ac. kr)
전산물리학
1. 비선형/신경동력학 연구실
비선형 동력학에 기반을 두고 신경계에서의 정보처리 현상을 이해하는 데 역점을 두고 있다. 현재 주로 연구하고 있는 내용은 신경세포의 발화와 신경세포들 사이의 동기화 발화 현상이 일어나는 과정을 이해하고 이를 이용한 정보처리 방법을 규명하는 것이다. 신경계에 항존하는 잡음이 신호 처리에 미치는 영향도 주 연구 분야의 하나이다. 신경계에 대한 연구는 궁극적으로 두뇌의 기능과 연관이 있는데, 이를 위하여 시각계를 모사하는 계층적 구조를 가지는 결합신경진동자계를 이용하여 시각 기능에 대한 연구를 하고 있다. 그리고 시공간 패턴으로 주어지는 뇌파와 같은 생체 리듬을 벡터 시계열 방법을 통하여 분석하고 그 결과를 임상에 응용하고자 한다. (담당교수: 한승기 skhan@cbucc.chungbuk.ac. kr)
2. 전산/통계물리 연구실
전산물리학의 여러 기법 중 특히 전산시늉 방법을 통계물리학의 여러 가지 스핀 모델에 적용하고, 상전이에서의 임계현상에 대하여 연구한다. 유한한 계를 다루는 전산시늉의 한계를 극복하고 정확한 상전이의 특성을 알기 위해서는, 다양한 전산시늉 방법을 조사하여 각 모델에 효율적인 방법을 찾고 이를 이용하여야 한다. 최근에는 스핀 모델의 동력학적 행동과 상전이 특성의 연관성을 조사하기 위하여 스핀 동력학 시늉을 이용한 연구도 수행하고 있다.
전산물리학이 많이 쓰이는 또 다른 분야는, 본질적으로 해석적인 계산이 어려운, 무질서가 있는 계이다. 본 연구실에서는 에너지 틈을 조정할 수 있다는 장점 때문에 산업적으로 많이 응용되는 반도체 합금의 구조적 성질을 계산하고, 이를 최근의 새로운 x-선 산란 실험과 비교하는 일도 수행하고 있다. (담당교수: 오석근 skoh@cbucc.chungbuk.ac.kr, 정진수 chung@cbucc.chungbuk.ac.kr)
이론물리학
1. 고에너지/입자물리연구실
그동안 양자장이론의 다양한 고에너지 현상을 연구해 왔다. 이를 바탕으로 자연의 기본 힘들을 하나로 묶는 소위 대통일 이론을 어떻게 구성하며 또한 여기에는 어떤 특이한 물리현상이 있는지에 관심을 두고서, gauge이론의 양자론적 현상, 양자장론의 background field 방법과 heat kernel 전개방법, 양자중력이론, 양자이론에서의 정준 변환이론, soliton physics, BRST양자화이론, 2차원 중력이론과 W-대수, Kaluza-Klein이론 및 초중력이론, 초끈이론 등을 연구해 왔다. 특히 최근에 일고있는 초끈이론의 제이차 혁명이 고에너지물리학의 다양한 분야로 확산됨에 따라 이와 관련된 Brane 이론 및 M이론의 규명에 관심을 기울이고 있으며, 특히 Anti-de Sitter공간과 Conformal Field Theory과의 이중성에 바탕을 둔 여러 물리현상을 연구하고 있다. (담당교수: 이해원 hwlee@ cbucc.chungbuk.ac.kr, 이원식 wslyi@cbucc. chungbuk.ac.kr)
2. 기초 물리 연구실
고전역학에서 성립되는 현상 및 동력학적 법칙들이 양자역학에서는 어떻게 성립되는가를 연구하며, 진폭, 위상 스퀴즈 상태 등등의 양자광학, 감쇠, 강제력 등이 가해진 시간 의존계의 양자화방법, 통계역학의 기본 등의 이론을 다룬다.
(담당교수: 연규황 yeonkh@cbucc.chungbu k.ac.kr)