겨울철 눈송이를 자세히 들여다보면 특정한 무늬가 반복되는 프랙털 구조라는 것을 알 수 있습니다. 프랙털은 작은 조각이 모여 자신과 똑같은 형태의 전체 구조를 만드는 기하학적 형태를 말합니다.
미국 매사추세츠공과대학교(MIT) 연구진은 ‘양자 물질’의 일종인 네오디뮴 니켈산화물(NdNiO3)을 X선 촬영한 뒤 관찰했습니다. 양자 물질은 원자에서나 나타나는 것으로 여겨졌던 양자역학적인 특성이 나타나는 물질로, 기존의 물질과 다른 성질을 가집니다. 연구진이 관찰한 네오디뮴 니켈산화물은 자기력의 방향이 같은 ‘자기 구역(도메인)’이 마치 퍼즐처럼 연결돼 있었습니다. 큰 크기의 도메인은 수가 적고, 작은 크기의 도메인은 많았죠. 그런데 연구진이 중간 크기의 도메인을 확대하자 다시 많은 수의 큰 도메인과 적은 수의 작은 도메인이 나타나며 프랙털 구조를 보였습니다.
도메인의 프랙털 구조는 네오디뮴 니켈산화물이 자성을 띨 때만 유지되기 때문에, 물질의 성질을 이해하는 데 큰 도움이 됐습니다. 리카르도 코민 MIT 교수는 “양자 물질에서 프랙탈 구조를 발견한 건 이번이 처음”이라며 연구 의의를 설명했습니다. 이 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 10월 15일자에 실렸습니다
