■ 학력
2003년 서울대학교 대학원 이학박사
■ 경력
2011-2013, 삼성전자종기술원, R&D Staff Member
2013-2015, 기초과학원(IBS) 저차원원자제어연구단(CALDES), Post-Doc
2015-2017, 기초과학원(IBS) 서울대학교 강상관계연구단(CCES), Research Professor
■ 연구관심분야
응집 물질 이론 및 양자장론
위상 물질 및 위상 초전도 현상
강상 관계 물질
플라즈모닉스
■ 대표업적
포스코 사이언스 펠로쉽 (2017)
T.H. Kim, S. Cheon, HW Yeom, “Switching Chiral Solitons for toward Z4 Algebraic Operation”, Nature Physics, 13, 444 (2017).
S. Cheon, T.H. Kim, S.H. Lee, HW Yeom, “Chiral solitons in a coupled double Peierls chain”, Science 350, 6257 (2015).
■ 위치
천상모 교수님 (450호): 02-2220-0916
대학원생 연구실 (405호)
■ 연구개요
응집물리학은 고체 또는 액체처럼 수많은 입자가 모여 이루어진 응집된 물질의 물리적 특성을 연구하는 분야이다. 비록 응집 물질을 구성하는 각각의 원자나 전자가 따르는 자연 법칙은 단순하지만, 많은 입자가 모여 이룬 응집 물질은 매우 흥미로운 특성을 보여준다. 예를 들어, 도체(conductor), 부도체(insulator), 반도체(semiconductor), 초전도체(superconductor), 초유체(superfluid), 자성체(magnet), 양자홀부도체(quantum Hall insulator), 위상부도체(topological insulator)는 원자와 전자들의 집단적인(collective) 거동을 통해서 발현되는 응집 물질의 매우 흥미로운 현상이라고 할 수 있다. 이러한 현상들은 복잡성에도 불구하고, 매우 아름답고 간단한 방정식으로 기술이 될 수 있다. 본 연구실에서는 전자기학, 통계역학, 양자역학, 양자장론, 다체계 이론, 수치해석 방법을 이용하여 새로운 응집물질현상을 탐색하고, 응집물질현상의 깊이 있는 해석과 응용을 연구한다.
■ 연구분야
응집 물리 이론 및 양자장론
위상 물질 및 위상 초전도 현상
강상관계물질
플라즈모닉스
■ 최신 연구분야
- 위상 물질 연구
비롯한 상대론적 효과가 중요해지는 물질들이 발견 되면서 새로운 물질에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이러한 패러다임 변화의 중심에 있는 개념이 바로 위상 물질이다. 대표적인 위상학적 물질인 양자홀부도체(Quantum Hall Insulator)는 위상학적 성질 때문에 실험 조건이나 환경에 무관하게 매우 안정한 양자화된 전자의 전도 성질을 가진다. 이러한 성질이 최근에 스핀에도 적용이 되어, 양자화된 스핀 전도 성질을 보여주었다. 이로써, 실험 조건과 무관하게 매우 안정적으로 전자와 스핀을 수송할 수 있는 “전자” 및 “스핀” 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구실에서는 위상 절연체 (topological insulator), 디락 물질 (Dirac material), 바일 물질 (Weyl material)의 위상학적 성질과 물리적인 특성을 연구한다. - 위상학적 솔리톤 연구
위상학적 솔리톤은 위상학적 성질때문에 매우 안정하게 정보를 전달할 수 있는 파동의 중첩 상태이다. 위상학적 솔리톤은 외부 간섭이나 충격에 영향을 받지 않는다는 특별한 위상학적 안정성을 가진다. 따라서, 솔리톤을 이용한 정보전달에 대한 연구가 활발하게 진행이 되고 있다. 특히, 위상학적 솔리톤은 정수로 표현되는 양인 위상학적 인덱스(topological index)를 가지며, 이 위상학적 인덱스에 의해서 서로 구별이 된다. 최근에 본인은 공동연구(science 2017, nature physics 2017)를 통해 솔리톤이 새로운 정보를 가지는 카이랄 솔리톤을 발견하였다. 이를 바탕으로 본 연구실에서는 새로운 솔리톤의 성질을 확장하고 응용하는 연구를 진행한다. - 위상 초전도체에 대한 연구
일반 초전도체와 달리 새로운 위상 초전도체는 그 표면에 위상학적인 상태, 즉, 마요라나 (Majorana) 페르미온 상태를 허용한다. 마요라나 페르미온은 고입자물리에서 이론적으로 알려진 입자이다. 마요라나 페르미온은 전하가 중성인 페르미온으로 보통의 물질을 이루는 디락(Dirac) 페르미온과 함께 매우 중요하게 다루어 졌으나, 이론적으로 예측이 되었을 뿐 자연계에서 관찰이 되지 않고 있었다. 최근에 응집 물질에서 이론적으로 그 관측 가능성이 예측되었고 선도적이 실험 결과가 배출되고 있어 매우 흥미롭게 연구가 되고 있다. 또한, 마요라나 페르미온은 차세대 양자 컴퓨터를 가능하게 할 것으로 예측이 되고 있다. 본 연구실에서는 다양한 위상 초전도체를 연구하고, 일반적인 성질을 조사하고, 마요나라 페르미온의 응용 가능성을 연구한다. - 스핀-오피탈이 가능한 강한 물질 연구
원자 번호가 큰 원자들은 매우 빠르게 이용하는 전자를 가지고 있어 상대론적 효과가 매우 큰 물질들을 구성할 수 있다. 최근에 상대론적 효과가 클 경우에 고전적으로 알려져 온 물질과 매우 다른 특성을 가진다는 것이 알려져 매우 활발하게 연구가 진행되고 있다. 대표적인 물질은 스핀-오피탈 상호 작용이 매우 커지는 물질이다. 이러한 물질의 경우에 스핀과 오피탈이 독립적인 것이 아니라 서로 묶여 있어서 오피탁과 스핀이 모멘텀 공간에서 회전하고 있는 헬리칼(helical) 밴드 구조를 가진다. 따라서, 스핀을 컨트롤할 수 있는 새로운 상호작용이 늘어남 셈이다. 따라서, 스핀-오피탈 상호 작용이 스핀의 흐름에 영향을 주는 정도, 초전도 현상에서 초전도 쿠퍼(Coppering)의 형성에 영향을 주는 정도에 대한 연구 등 다양한 연구가 진행되고 있으며, 새로운 스핀 소자로서 응용이 기대가 되고 있다. 본 연구실에서는 스핀-오피탈이 강한 물질에서 초전도 현상 및 스핀의 수송 현상에 대해서 연구한다.
■ 대표적인 연구 성과
- 강상관계 물질
D. Cho, S. Cheon et al., “Nanoscale manipulation of the Mott insulating state coupled to charge order in 1T-TaS¬2”, Nature communication, 10453 (2016) - 위상학적 솔리톤 연구
T.H. Kim, S. Cheon, HW Yeom, “Switching Chiral Solitons for toward Z4 Algebraic Operation”, Nature Physics, 13, 444 (2017).
S. Cheon, T.H. Kim, S.H. Lee, HW Yeom, “Chiral solitons in a coupled double Peierls chain”, Science 350, 6257 (2015). - 플라즈모닉스
S. Cheon*, J. Kim*, Y.G. Roh* et al., "Babinet-inverted optical Yagi–Uda antenna for unidirectional radiation to free space”, Nano Letters 14, 6 (2014). (* Equally contributed)
S. Cheon et al., “Tunable directional radiation of a dipole inside a cuboid slot on a dielectric substrate” Journal of Applied Physics 118, 093104 (2015).
J. Kim, Y.G. Roh, S. Cheon et al., “Directional radiation of Babinet-inverted optical nanoantenna integrated with plasmonic waveguide”, Scientific Report 5, 11832 (2015). - 그래핀
U.J. Kim, J.H. Hur, S. Cheon et al., “Enhancement of integrity of graphene transferred by interface energy modulation”, Carbon 65, 165 (2013). - 입자물리
S. Cheon, H. Kim, N. Kim, “Calculating the partition function of N=2 gauge theories on S^3 and AdS/CFT correspondence” Journal of High Energy Physics 2011:134 (2011).
S. Cheon, C. Lee, S. J. Lee, “SIM (2)-invariant modifications of electrodynamic theory” Physics Letters B 679, 1 (2009).
