포항공대 송창용 교수와 지스트 신동빈 교수로 구성된 공동 연구팀은 바나듐 기반 카고메 금속(CsV₃Sb₅)에서 전하 밀도 파 상태에서 나타나는 비정상적인 포논 진동 현상에 주목했다. 실험 관측과 이론 계산을 통하여 이 물질에서는 특정 포논이 마치 ‘움직이고 싶지만 억제된’ 상태를 하는 독특한 진동 양상이 확인하였다. 특히, 레이저로 자극을 가했을 때 이 포논 진동이 비대칭 형태로 전환되며 새로운 준안정 상태로 변화하는 것을 밝혀냈다. 이러한 결과를 바탕으로 포논이 자유롭게 진동하지 못하는 상태를 ‘포논 쩔쩔맴’이라는 새로운 개념으로 제시했다. 이 개념은 복잡한 전자계 물질에서 전자와 격자 간의 숨겨진 상호작용을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다
A joint research team led by Professor Changyoung Song from POSTECH and Professor Dongbin Shin from GIST focused on an unusual phonon vibration phenomenon observed in the charge density wave (CDW) state of a vanadium-based kagome metal, CsV₃Sb₅. Through experimental observations and theoretical calculations, the team identified a distinctive phonon behavior in which certain vibrational modes appear to be “frustrated,” as if they are attempting to move but are being constrained. Notably, upon laser excitation, these phonon vibrations transitioned into an asymmetric form, revealing a new metastable state. Based on these findings, the researchers introduced a novel concept termed “phonon frustration”. This concept is expected to provide critical insight into the hidden interactions between electrons and the lattice in complex electronic materials.
Authors: Seung-Phil Heo(FA), Choongjae Won, Heemin Lee, Hanbyul Kim, Eunyoung Park, Sung Yun Lee, Junha Hwang, Hyeongi Choi, Sang-Youn Park, Byungjune Lee, Woo-Suk Noh, Hoyoung Jang, Jae-Hoon Park, Dongbin Shin(CA), Changyong Song(CA)
Publication Date: 26 May 2025
Journal link: https://www.nature.com/articles/s41467-025-60219-0
