안드레아스 하인리히(Adreas Heinrich) 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 양자나노과학 연구단장(이화여대 석좌교수)이 2월 6일(현지시간) 독일 막스플랑크 연구소에서 '훔볼트 연구상(Humboldt Research Award)’을 수상했다. 훔볼트 연구상은 독일 알렉산더 본 훔볼트 재단(이하 훔볼트 재단)이 매년 자연과학‧공학‧인문사회 분야에서 세계 최고 수준의 업적을 남긴 학자에게 수여하는 상이다. 현재까지 훔볼트 재단의 지원을 받은 학자 중 59명이 노벨상을 수상하였다.

훔볼트 재단은 하인리히 단장을 나노과학 분야의 선구자 중 하나라고 소개하며 나노 규모에서 원자의 물성에 대한 기초연구를 통해 양자물리학과 차세대 스핀트로닉스¹⁾ 기술 사이의 간극을 잇는데 혁신적인 공헌을 했다고 설명했다.

하인리히 단장은 지난 수십 년 간 표면 위 양자 스핀 분야를 선도적으로 이끌어왔다. 원자와 분자를 정밀하게 분석하여 기존 밝혀지지 않았던 양자적 특성을 규명하고, 그 응용 가능성을 제시하는 연구 성과를 다수 발표했다.

대표 업적으로는 원자 하나에 디지털 정보의 기본 단위인 비트를 저장하는 ‘세상에서 가장 작은 메모리’를 구현한 성과(‘16, Nature)와 단일 원자의 자기공명영상(MRI)을 측정할 수 있는 ’세상에서 가장 작은 MRI’ 개발 성과(‘19, Nature Physics) 등이 있다.

양자과학과 기술의 발전을 위한 혁신적인 기술을 개발한 공로도 세웠다. 하인리히 단장은 미국 IBM 알마덴연구소 재직 시절 1K(-272.15℃)의 극저온에서 작동하는 주사터널링현미경(STM) 주사터널링현미경(STM)²⁾을 개발하여 원자를 관찰하는 정밀성을 대폭 개선하는 데 기여했다. 이어서 STM과 전자스핀공명(ESR)³⁾측정 기술을 결합한 ‘ESR-STM’을 세계 최초로 개발했다. 이를 통해 원자를 관찰하는 정밀도를 기존 대비 1만 배 이상 향상시키며, 단일 원자를 양자컴퓨터의 큐비트를 활용할 잠재성을 보여줬다는 평가를 받았다.

한편, 하인리히 단장은 과학 대중화에도 앞장서고 있다. 그가 2013년 STM을 이용해 원자들로 제작한 스톱모션 애니메이션 ‘소년과 그의 원자(A Boy and His Atom)’은 세상에서 가장 작은 영화로 기네스북에 등재됐다. IBS 양자나노과학 연구단을 통해서는 중학생을 위한 나노코믹 과학 체험 프로그램, 양자나노과학을 예술로 표현하는 미술공모전 등의 과학 대중화 활동을 펼치고 있다.

훔볼트 연구상 수상자는 독일 소재 연구소와 공동 연구를 수행하도록 지원 받는다. 하인리히 단장은 다양한 기초과학 연구기관들과의 협업 가능성을 열어두고 있다.

하인리히 단장은 “훔볼트 연구상은 특정 연구 성과가 아닌 평생의 연구 업적에 대해 수여되는 상인만큼, 그간의 연구 인생을 높게 평가 받은 것 같아 개인적 의미가 크다”며 “이 상의 영광을 IBM 연구소와 IBS 양자나노과학 연구단에서 저와 함께 연구한 동료들과 나누고 싶고, 앞으로도 새로운 미래를 개척할 수 있는 기초과학 연구를 꾸준히 이어갈 것”이라고 소감을 밝혔다.

IBS 홍보팀
백서윤

1) 스핀트로닉스: 전자가 가지고 있는 고유한 각운동량(스핀)을 정보 저장과 처리의 기본단위로 사용하는 기술

2) 주사터널링현미경(STM): 뾰족한 금속 탐침으로 표면을 읽어 원자를 관찰하는 기술. 인형 뽑기처럼 원자 하나를 집어 위치를 이동시키는 것도 가능하다.

3) 전자스핀공명(ESR): 원자핵의 스핀과 전자스핀 사이를 서로 밀어내거나 끌어당기는 상호작용으로 원자의 자기적 특성에 영향을 준다.