절연체도 전기가 흐른다?

절연체에서 양자 진동이 관측됐다.

전기가 통하는 물질과 통하지 않는 물질은 완전히 다르다. 구리선은 전기가 흐르고, 고무는 흐르지 않는다. 물리학에서 절연체에서는 전자가 자유롭게 움직이지 못하기 때문에 금속 특유의 양자 진동이 나타날 수 없다는 것이 정설이었다.

그런데 그 절연체에서 금속에서나 보이는 양자 진동이 관측됐다. 단순히 말하면 전기가 통하지 않아야 할 물질이 어떤 조건에서 마치 금속처럼 반응하기 시작한 것이다.

절연체가 도체로 완전히 바뀐 것은 아니다. 그러나 그 경계가 우리가 생각했던 것만큼 명확하지 않을 수 있다는 신호다.

미시간 대학교(University of Michigan, 미국) Lu Li 교수팀이 절연체 물질에 강력한 자기장을 가했더니 절연체 내부에서 금속에서나 나타나는 양자 진동이 관측됐고, 그 진동이 표면이 아닌 물질 내부에서 비롯됐다는 것도 확인됐다.

도체와 절연체 사이에 지금까지 알려지지 않은 “새로운 이중성(new duality)“이 존재할 수 있다는 것이 연구팀의 시각이다. 물리학에서 이런 “설명이 안 되는 현상”이 새로운 이론의 출발점이 되는 경우가 적지 않다. 어떤 방향으로 이어질지 주목할 만하다.

Li 교수의 반응이 인상적이었다. “응용 가능성을 주장하고 싶지만 연구할수록 그 꿈은 멀어진다. 그럼에도 이 발견은 정말 기이하고 흥미롭다.” 당장 어디에 쓸지 모르는, 그러나 분명히 뭔가 새로운 것이라는 점을 말하는 것이다.

출처: Lu Li 교수팀 (University of Michigan, 미국 / 교토대학교, 일본 외 6개 기관)
Physical Review Letters, 2025년 10월 6일 / ScienceDaily 2025년 11월 보도

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Economist John