응집물질 물성의 핵심 원리 : 전자 구조

AI 반도체와 양자 기술의 시대, 흔들리지 않는‘기본’을 말하다.

기술의 미래를 꿰뚫는 필독서,『응집물질 물성의 핵심원리: 전자구조』출간

최근 챗GPT(ChatGPT)로 대표되는 생성형 AI와 차세대 AI 반도체, 그리고 꿈의 컴퓨터라 불리는 양자 컴퓨터까지, 첨단 기술 이 하루가 다르게 쏟아져 나오고 있다. 우리는 이 화려한 기술의 향연 속에 살고 있지만, 정작 그 기술을 가능하게 하는 가장 근 본적인 원리에 대해서는 얼마나 알고 있을까?

신간『응집물질 물성의 핵심원리: 전자구조』는 바로 그 질문에 대한 답을 제시한다. 이 책은 세상 모든 물질의 성질을 결정하는 근원적 열쇠,‘전자구조(Electronic Structure)’의 세계로 독자를 안내한다.

 

AI가 답을 주는 시대, 왜‘기초’인가?

우리는 궁금한 것이 생기면 AI에게 묻고, 몇 초 만에 답을 얻는다. 하지만 AI가 쏟아내는 수많은 정보 속에서 무엇이‘진실’이 고 무엇이‘오류’인지 판별할 수 있는 눈은 오직 사용자에게 달려 있다. 기초 지식이 없다면 AI의 답변은 그저 텍스트에 불과하 며, 더 깊은 지식으로의 확장은 불가능하다.

 

이 책의 역자인 연세대학교 이연진 교수는“화려한 응용 기술의 뿌리에는 결국 탄탄한 기초과학이 있다”고 강조한다. 양자 컴 퓨터의 큐비트가 어떻게 작동하는지, AI 반도체가 어떻게 전력 소모를 줄이고 성능을 높이는지 이해하려면, 결국 물질 속 전자 가 어떻게 움직이고 상호작용하는지를 다루는‘전자구조’를 알아야만 한다. 이 책은 급변하는 기술의 파도 속에서 중심을 잡고 본질을 꿰뚫어 볼 수 있는 힘을 길러준다.

 

물질 연구의 ‘나침반’이 되어줄 책

『응집물질 물성의 핵심원리: 전자구조』는 복잡한 수식의 나열을 지양하고, 직관적인 관점에서 물질의 특성을 설명한다. 물리학을 전공하지 않은 공학자나 화학자, 혹은 이 분야에 막 입문한 학생들에게 이 책은 망망대해와 같은 물성 물리학의 세계에서 길을 잃지 않게 해주는 확실한 ‘나침반’이 될 것이다.

[목 차]
  

1. 서론

1.1. 고체의 중요성 The importance of solids

1.2. 고체의 분류 Chemical classification of solids

1.3. 고체 내의 전자 Electrons in solids

1.4 금속, 절연체, 반도체 Metals, insulators, and semiconductors

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2. 분광학적 방법 Spectroscopic methods

2.1. 서론 Introduction

2.2. 광전자 분광 Photoelectron spectroscopy(PES)

2.3. X선 분광법 X-ray spectroscopy

2.4. 광학적 특성 Optical properties

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3. 전자 에너지 레벨과 화학 결합 Electronic energy levels and

chemical bonding

3.1. 이온 고체 Ionic solids

3.2. 공유 결합 고체 Covalent solids

3.3. 금속 Metals

3.4. 전이금속 화합물 Transition-metal compounds

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4. 기초 밴드 이론 Elementary band theory

4.1. 1차원에서의 결정 오비탈 Crystal orbitals in one dimension

4.2. 2차원 Two dimensions

4.3. 3차원 밴드 구조 Three-dimensional band structures

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5. 전자 반발 효과 The effects of electron repulsion

5.1. 허바드 모델 The Hubbard model

5.2. 란타넘족 Lanthanides

5.3. 전이금속 화합물 Transition-metal compounds

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5.4. 전자간 반발에 대한 기타 이론 Other theories of interelectron

repulsion

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6. 격자 왜곡 Lattice distortion

6.1. 저차원 고체 Low-dimensional solids

6.2. 폴라론 Polarons

6.3. 혼합 원자가 화합물 Mixed valency compounds

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7. 결함, 불순물 및 표면 Defects, impurities, and surfaces

7.1. 결함의 구조적, 전자적 분류 Structural and electronic classification

of defects

7.2. 도핑한 반도체 Doped semiconductors

7.3. 이온 고체의 결함 Defects in ionic solids

7.4. 매우 무질서한 고체 Highly disordered solids

7.5. 들뜬 상태 Excited states

7.6. 표면 Surfaces

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부록

A. 페르미-디랙 분포 함수 The Fermi-Dirac distribution function

B. 브릴루앙 영역과 역격자 Brillouin zones and the reciprocal lattic