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Pioneer Symposia

파이오니어 심포지엄은 물리학 각 분야에서 주목 받고 있는 주제에 대해 국내외 우수 연구자를 초빙하여 최근 동향을 듣는 초청강연 위주로 이루어집니다. 학술 대회 중 2개 이상의 세션으로 구성되며 이번 학술대회에서 있을 파이오니어 심포지엄의 제목, 조직위원, 간단한 소개는 아래와 같습니다.


1) 고에너지핵물리학: 미래의 상대론적 중이온 충돌 실험 물리학 - 권민정 (인하대학교), 유인권 (부산대학교), 문동호(전남대학교), 김은주 (전북대학교)
강한 상호작용을 기술하는 이론인 양자 색소 역학(QCD)에 의하면, 상대론적 중이온 충돌을 통해 초기 우주 상태와 같은 고온, 고밀도의 새로운 QCD 물질을 만들 수 있다. 따라서 이 새로운 물질을 연구하는 일은 우주 최초의 물질 상태를 연구하고 QCD 상태방정식을 연구하는 중요한 일이다. 본 심포지움에서는 상대론적 중이온 실험을 통해 현재까지 얻은 연구 결과를 종합적으로 살펴보고 아직까지 해결하지 못한 문제들을 분석해 보고자한다. 나아가 새로이 구축하거나 업그레이드하는 가속기와 검출기의 연구 주제와 과제들을 살펴보고 공동 연구의 방향을 논의하고자 한다. 본 심포지엄을 통해 국내외 이론 및 실험 핵물리학자들을 아우르는 공동연구를 모색할 수 있을 것으로 기대된다.


2) 금속 산화물에서의 새로운 현상 - 황춘규 (부산대), 이윤상 (숭실대), 최우석 (성균관대학교), 강해용 (부산대)
최근 응집물질물리의 화두는 기존의 물질을 이용하여 새로운 물리 현상 혹은 기존의 물리 현상을 보여주는 새로운 물질에 대한 연구이다. 동일한 원소의 물질이라도 다양한 대칭성의 변화를 통해 새로운 물리 현상을 만들어낼 수도 있고, 기존의 물리 현상도 대칭성의 관점에서 새로운 물질로 재현될 수 있다. 독특한 구조와 그 구조 제어의 용이함으로 인해, 금속 산화물은 이러한 새로운 물질과 새로운 물리 현상을 찾아낼 수 있는 모델 시스템이 될 수 있다.
이 세션에서는 이종접합과 불순물의 제어를 통한 금속 산화물에서의 새로운 현상 발현, 현미경 방법과 분광학적 방법을 이용한 새로운 현상의 분석 및 제어, 그리고 다양한 계산법을 이용한 새로운 현상의 이해에 대해 국내외 저명 인사들의 초청 강연을 통해 다양한 논의를 진행하고자 한다.


3) 위상 초전도와 마요라나 페르미온 - 최광용, 전상준 (중앙대학교)
위상적으로 보호되는 양자소자를 통한 양자컴퓨터의 개발을 목표로, 그 기본 소자가 되는 마요라나 영준위 상태를 구현하기 위해 최근 다양한 형태의 위상 초전도체가 이론적으로 연구되고 그 일부 성질이 실험적으로 밝혀지고 있다. 특히 위상 초전도체를 구현하기 위해 초전도 근접 효과를 이용하여 반도체, 위상물질 및 자성물질에 위상적으로 특이한 초전도체를 유도하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 심포지엄에서는 다양한 물질의 조합으로 만들어진 위상 초전도체의 특성을 밝혀낸 최근 연구사례를 소개하고 나아가 이 분야가 나아갈 방향에 대해서 관련 연구자들 간의 논의를 이끌어내는데 중점을 둔다.
더불어 관련 연구자들 간의 긴밀한 네트워킹을 통한 협동 연구를 지원한다.


4) Interface Spin-Orbitronics - 임성현 (울산대), 박병국 (KAIST)
최근 활발히 연구되며 새로이 부상하는 계면에서의 스핀-궤도현상에 대한 연구결과를 발표하고자 한다. 기존의 중금속/자성체에서의 자화현,상Rashba 효과 및 비대칭 교환 상호 작용 (Dzyaloshinskii-Moriya Interaction) 등의 스핀 궤도 토크에 더해서, 2차원 물질/자성체에서의 위상을 이용한 스핀동역학 및 스핀전달토크 현상들의 발전과정을 논의할 기회를 갖고 한다.


5) 강유전체 및 관련 산화물의 새로운 기능성과 응용 - 양상모 (숙명여대), 이준희 (UNIST), 이상운 (아주대), 조윌렴 (이화여대)
지난 반세기 동안 복합 산화물에서의 강유전성은 응집물질물리학에서 굉장히 흥미로운 주제로 연구되어 왔다. 강유전성은 물질의 극성 및 구조적 일그러짐과 상전이 현상이라는 물리에 있어서 가장 근본적인 현상들을 이해하는데 매우 좋은 물성이다. 또한 강유전 메모리, 강유전 전계 효과 트랜지스터, 강유전 터널 접합 등 새로운 기능성 소자들의 개발 가능성은 많은 연구자들로 하여금 강유전 물질을 꾸준히 연구하도록 만들었다. 최근 몇 년 동안 강유전체와 관련된 이론, 이미징 및 박막 성장 기술에 엄청난 발전이 있었다. 이를 통해 변전성과 강유전 소용돌이와 같은 새로운 기능성들이 발견되었고, 멀티 비트 메모리와 같은 새로운 소자를 디자인할 수 있게 되었다. 본 세션에서는 강유전체 및 관련된 산화물에서의 이러한 최근 움직임들을 살펴보고 국내의 연구자들에게 깊이 있는 논의를 제시하고자 한다.


6) 2차원 반도체 물질의 물성 및 응용: TMDCs and Black Phosphorus - 김관표 (연세대), 이연진 (연세대), 이철호 (고려대), 김용성 (KRISS)
전이금속 칼코겐화합물 (Transition Metal Dichalcogenides, TMDCs)과 흑린 (Black Phosphorous)은 특수한 물리적 현상과 그 응용성으로 대표적인 2차원 반도체로 각광을 받고 있다. 1 eV이상의 밴드갭과 강한 스핀-궤도 결합을 갖는2차원 TMDC 반도체들은 valleytronics 등 새로운 기능 및 물리현상을 보여주며, puckered 구조를 갖고 두께에 따라 매우 민감한 밴드갭을 갖는 흑린 반도체의 경우 5,000 cm2/Vs 이상의 전하수송도를 보이는 등 차세대 반도체 물질로서 응용성이 매우 크다. 본 세션에서는 TMDCs와 흑린으로 대표되는 2차원 반도체 물질의 최근 연구경향을 살펴보고 2차원 응집물질실험, 소자물리실험, 2차원반도체 응집물리 이론 연구자들에게 깊이 있고 다각적인 논의의 장을 제공하고자 한다. 특히, 결정 구조 및 밴드갭 크기가 상이한 두 시스템을 비교하여, 2차원 전자/광 소자 등이 나아갈 방향에 대해서 논의하고자 한다.


7) 양자정보소자 응용 연구 - 이길호 (포스텍), 도용주 (광주과학기술원)
양자컴퓨터의 상업적인 출현이 가시화되는 시점에서 양자정보소자 연구는 기존의 큐빗을 응용하거나 관련 기술을 이용하여 지속적으로 그 연구 영역을 확장하고 있는 추세이다. 본 파이어니어 세션은 양자정보소자 응용 연구로서 초전도 큐빗을 응용한 양자 모사기, 단일 광자 검출기, 마이크로파 공진기를 이용한 양자상태 측정 및 위상 양자 소자의 양자 얽힘 등과 관련한 최신의 연구 주제를 여러 국제적인 전문가들과 함께 토의하고자 한다.


8) Data-based Plasma Science and Simulation for the Computer Aided Design - 이해준 (부산대학교), 윤건수 (포항공과대학교)
고온 핵융합로 플라즈마에서 반도체 공정용 source 및 대기압 플라즈마 장치에 이르기까지 다양한 플라즈마 system은 대표적인 복잡계로서 비선형 현상과 다양한 물리 화학적 반응을 내포하고 있으므로 내부에서 일어나는 물리현상을 완벽히 이해하고 제어하는 것이 매우 어렵다. 이러한 플라즈마를 선택적으로 제어하고 원하는 물리 화학적 반응을 발생시키기 위해서 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 연구가 수 십 년간 활발하게 진행되어 왔지만 여전히 반응 data 및 플라즈마의 에너지 분포함수에 대한 불확실성에 의해서 플라즈마를 예측하는 도구로 사용하는 데는 한계가 존재한다. 근래에 와서 고속연산 기법과 Big data 활용 방법의 발달과 시뮬레이션에서 요구되는 data에 대한 실험적인 검증을 토대로 data-based 계산과학의 영역으로 시뮬레이션 연구가 확대되고 있으며 이에 힘입어 계산과학이 실제 장치의 디자인에 사용되는 시대가 도래하게 되었기에 이를 소개하는 symposium을 계획하였다.


9) 중이온가속기 활용을 위한 레이저 정밀분광기술 - 김중복 (한국교원대학교), 박성종 (기초과학연구원)
기초과학연구원에서는 중이온가속기 RAON을 구축 중에 있으며 다양한 활용장치 개발을 통해 RAON의 활용성을 극대화하기 위해 노력하고 있다. 원자물리를 기반으로 하는 레이저 기술 및 초정밀 측정 기술은 기초과학뿐만 아니라 다양한 연구분야에 중추적인 역할을 하고 있다. 특히 레이저 활용 기술은 해외 희귀동위원소 발생 가속기 시설에서 희귀동위원소 발생장치는 물론 희귀동위원소를 활용한 다양한 장치개발에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 중이온가속기 RAON 구축 사업에도 레이저이온원은 고순도의 희귀동위원소를 발생시키는 우수한 이온원으로 사용될 것이며, 레이저분광장치는 희귀동위원소의 특성을 연구하기 위한 핵심 활용장치 중 하나로 개발되고 있다. 본 세션에서는 해외 가속기 시설에서 레이저 기술의 활용을 살펴보고 중이온가속기 RAON의 활용에 대한 국내의 연구자들의 깊이 있는 논의를 제시한다.



Pioneer symposia

Pioneer symposiums are consisted of several invited talks on hot issues of physics sub-fields. Each symposium is made in English and extends at least 2 sessions in a meeting. Symposium titles and organizers of focus sessions for upcoming meeting are as follows.


1) High energy nuclear physics: Future heavy-ion physics - KWEON MinJung (Inha University), YOO  In-Kwon (Pusan National University), MOON DongHo (Chonnam National University), KIM Eun-Joo (Chonbuk National University)
Collisions of ultra-relativistic heavy nuclei create new QCD medium where nuclear matter melts into a plasma of quarks and gluons. The study of matter under such extreme conditions of temperature, density, and pressure is important to understand the QCD phase diagram and the early stage of our universe. We elucidate the accomplishments of the ultra-relativistic heavy-ion program and discuss the "big questions" remaining to be answered. Furthermore, we discuss how we intend to address the remaining questions of the field with the future experiments and accelerators being newly built and upgraded. We expect to promote collaborative researches among theorist and experimentalist in both Korea and Japan through this symposium.


2) Novel phenomena in metal-oxide materials - HWANG Choongyu (Pusan National University), LEE Yunsang (Soongsil University), CHOI Woo Seok (Sungkyunkwan University), KANG Haeyong (Pusan National University)
One of the themes in condensed matter physics is to realize new phenomena utilizing conventional materials or to design new materials providing conventional functionalities. New phenomena can be realized even with the same material that shows existing physical properties by manipulating symmetry of the material, while completely new materials can be designed to exhibit the same symmetry as the material that shows novel physical properties. Based on the characteristic structure and easiness of its control, metal-oxides are a model system to explore new phenomena and to design new materials.
In this session, we share recent progress in the metal-oxides research in terms of (i) creation of new phenomena in metal-oxides in the presence of interfaces and impurities, (ii) their analysis and manipulation via microscopic and spectroscopic methods, and (iii) comprehension and design the new phenomena based on computational methods.

 

3) Topological superconductivity and Majorana fermion - CHOI Kwang-Yong, JEON Sangjun (Chung-Ang University)
Towards the development of a quantum computation based on a topologically protected Majorana zero modes, various platforms for a topological superconductivity have been recently predicted and understood by theoretical and experimental methods. Particularly, superconducting proximity effect applied on a semiconductor, a topological material, and a magnetic material are an active field to realize a topological superconductivity. Recent theoretical and experimental progress on characterizing Majorana zero modes on various platforms will be presented in this pioneering session. Furthermore, the symposium will focus on discussing frontier issues on a topological superconductivity and support a collaboration between international research groups.

 

4) Symposium on Interface Spin-Orbitronics - RHIM Sung-Hyon (University of Ulsan),
Byungook Park (KAIST)
Recent progresses in advanced magnetism will be discussed in this pioneering session. We invited distinguished researchers from German & Korea in the advanced magnetism fields including spin transfer torque, Rashba, spin Hall, and Dyzaloshinskii-Moriya interactions. Because exotic spin phenomena such as spin-orbit torque sheds light on the new golden era of magnetism researches and spin devices.

 

5) New functionalities and applications of ferroelectrics and related oxides - YANG Sang Mo (Sookmyung Women’s University), LEE Jun Hee (Ulsan National Institute of Science and Technology), LEE Sang Woon (Ajou University), JO William (Ewha Womans University)
Ferroelectricity in complex oxides has been the subject of much fascination in condensed matter physics for over half a century. From the fundamental science perspective, ferroelectricity is a good physical property to elucidate the basic science of polar and structural distortions of materials and phase transition, which are fundamental phenomena in physics. In addition, the potential applications for novel functional devices, such as ferroelectric random access memories, ferroelectric field effect transistor, and ferroelectric tunnel junctions, has consistently driven a flurry of studies of ferroelectrics. In recent years, there have been a lot of advancement on the theory, imaging, and thin film growth techniques of ferroelectrics and related oxides, allowing us to find new functionalities (e.g., flexoelectricity and ferroelectric vortex) and to design novel applications (e.g., multi-bits memory). This pioneering session overviews this interesting movement of ferroelectrics and related oxides and serves deep discussions to researchers.

 

6) Physical Properties and Applications of 2D Semiconductors: TMDCs and Black Phosphorus - KIM Kwanpyo (Yonsei Univ.) YI Yeonjin (Yonsei University), LEE Chul Ho (Korea Univ.), KIM Yongsung (KRISS)
Transition metal dichalcogenides (TMDCs) and single elemental black phosphorous (BP) have recently emerged as 2D semiconductors with exotic physical properties as well as possibility towards next-generation electronics applications. 2D TMDCs semiconductors are known to have energy bandgaps over 1 eV with strong spin-orbit coupling, opening up new ways to manipulate electronic states such as valleytronics. BP has puckered layered structure, exhibiting the strong bandgap modulation as a function as number of layers and high charge carrier mobility. Through this proposed pioneer symposium, we aim to provide the overview of recent research direction on 2D semiconductors by inviting leading researchers in the related fields. Theoretical aspects of 2D semiconductors, 2D electronics, charge carrier dynamics, synthesis of 2D semiconductors are the main focus. Special attention will be given to comparison between these two systems (TMDCs and BP).

 

7) Applications of Quantum Information Devices - LEE Gil-Ho (POSTECH), DOH Yong-Joo (GIST)
Commercialization of quantum information devices is expected to happen in the near future. From the point of view of scientific research, the quantum information device research is expanding its scope by utilizing the qubit itself and its quantum measurement techniques. This Pioneer session, titled with “Applications of Quantum Information Devices”, deals with the applied research of quantum information devices, such as quantum simulators, single-photon detector, microwave cavity measurements and quantum entanglement.

 

8) Data-based Plasma Science and Simulation for the Computer Aided Design - LEE Hae June (Pusan National Univ.) and YUN Gunsu (POSTECH)
From the high-temperature nuclear fusion plasma to low-temperature processing plasmas and atmospheric pressure devices, plasma systems are complex system including nonlinearity and various physical and chemical interactions. The usage of computer simulation to control the system and predict the results has been studied for several decades, but still there is a long way to achieve the goal because of the uncertainties of the reactions data and the energy distributions of the plasmas. Recently, it becomes possible to utilize the plasma simulation as a realistic computer-aided design tool with the enhanced achievement of high-speed computation and big data analysis in addition to the verification by experimental observation. In this pioneer symposium, we introduce this research trend in plasma simulations

 

9) Laser applications for RAON - KIM Jung Bog (Korea National University of Education), PARK Sung Jong (Institute for Basic Science)
Institute for Basic Science is constructing the rare isotope accelerator complex RAON and it is trying to maximize the utilization of RAON by developing various application systems. Laser technology and high-precision measurement techniques based on atomic physics play a crucial role not only in basic science but also in various research fields. In particular, laser technology plays a very important role in the rare isotope (RI) beam production and the development of various application systems in RI facilities world-wide. The laser ion source will be used to produce pure RI beams and the laser spectroscopy system will also be one of the core application systems for researching the characteristics of rare isotopes using RAON. This pioneering session overviews the application of laser techniques in the international RI facilities and serves deep discussions to researchers about the application of RAON.