물질의 상태는 외계의 온도에 따라 크게 변합니다. 예를 들면, 물(액상)은 온도를 낮추면 얼음(고체)으로 바뀝니다. 이런 상의 변화를, 상 전이라고 합니다. 또한, 수온이 0℃가 되면 물의 일부가 얼어붙기 시작해 물과 얼음이라는 2가지의 다른 상태는 0℃에 한해서 공존하고 그것보다 고온이 물이라는 액체 상태, 반대로 저온에서는 얼음이라는 고체의 상태처럼 0℃ 이외에서는 일반적으로 어느 한쪽의 상태만 실현합니다. 즉, 물의 0℃는 액체상과 고체상의 경계선이며, 상 전이 온도라고 부릅니다.

이번에, 나고야(名古屋) 대학 대학원 이학연구과의 기능성 물질 물성 연구그룹(오카자키 류지(岡崎 竜二) 조교, 테라사키 이치로(寺崎 一郎) 교수)는 고휘도 광과학 연구 센터의 이케모토 유카(池本 夕佳) 부 주간 연구원•모리와키 타로(森脇 太郎) 부 주간 연구원, 도쿄(東京) 대학의 모리 하츠미(森 初果)교수의 그룹, 동북대학의 사사키 타카히코(佐々木 孝彦)교수의 그룹과 공동 연구를 통해 유기 분자로 된 화합물에서 상 전이 온도인 -200℃에서 절대 영도(약-273℃)근처라는 넓은 범위에서, 마치 물과 얼음이라는 2가지의 다른 상태가 공존하도록 2가지의 다른 전자 상태가 1개의 시료 중에서 공간적으로 살고 나누어 존재하는 것을 발견했습니다.

통상, 상 전이가 일어나면 시료 중 전자 상태는 공간적으로 균일하다고 간주되어 왔기에 이 같은 2개의 전자 상태가 공존하는 상 전이는, 종래의 상식을 뒤집는 현상이라고 할 수 있습니다. 이러한 공존 상태는 전기장 등의 외부장에 대해서 민감하게 변화될 것으로 예상되며, 향후, 공존 상태를 이용한 거대 비선형 소자 같은 새로운 유기 전자 재료 연구의 전개가 기대됩니다.

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