2층의 그래핀을 30도 회전시켜서 제작된 그래핀 준결정의 투과형 전자 현미경(TEM) 이미지(회색)를 준결정의 기본 도형(마름모(빨간색), 사각형(파란색), 삼각형(녹색))으로 비교한 그림

안종열 교수(성균관대학교) 연구팀이 2차원 물질에 4개의 독립적인 차원 축을 부여해 4차원 공간을 구현했다.

우리가 사는 세상은 3차원 공간으로 3개의 독립적인 좌표축만이 존재한다. 이러한 공간적인 제약으로 인해 4차원 이상의 공간에 대한 실험은 현실적으로 불가능한 것으로 여겨졌다.

1984년에 두 층으로 완벽한 준결정(회전 대칭성은 있으나 병진 대칭성은 없는 특이한 결정)을 만들게 되면 4개의 독립적인 차원 축을 부여할 수 있다는 이론적인 제안만 있었다. 연구팀은 두 층으로 이루어진 그래핀을 완벽하게 30도 회전시켜 그래핀 준결정을 만들어냈다.

안종열 교수는 “이 연구는 세계 최초로 ‘4차원 공간에서의 실험 연구’라는 새로운 연구 분야를 만들어낸 것”이라며, ”향후 미지의 4차원 공간연구를 통해 기존에 예상할 수 없었던 다양한 결과들이 실험을 통해 발견될 것이라고 기대한다“고 말했다.

이 연구는 세계 최고의 학술지 사이언스(Science) 6월 29일자 논문으로 게재되었다. (논문명 : Dirac electrons in a dodecagonal graphene quasicrystal)