Lab. for Quantum Material Synthesis(양자소재합성 연구실)는 첨단 양자 소재의 합성과 물성 연구를 선도하는 연구실로, 고품질 단결정 및 박막 성장, 이종구조 설계, 극한 조건에서의 물성 측정 등 다양한 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 Czochralski, Tetra-arc Czochralski 등 다양한 결정 성장법과 펄스 레이저 증착, 박막 성장 기술을 활용하여, 기존에 연구가 어려웠던 복잡계 산화물, 전이금속 화합물, 델라포사이트 등 다양한 양자 소재의 대형 단결정 및 고품질 박막을 성공적으로 합성하고 있습니다. 이러한 성장 기술을 바탕으로, 연구실은 저온, 고온, 고압, 고자기장 등 극한 조건에서의 전기적, 열적, 자기적, 광학적 물성 측정 및 분석을 통해, 양자 얽힘, 위상적 특성, 스핀 액체, 비정상 홀 효과 등 다양한 양자 현상을 규명하고 있습니다. 자체 개발한 과도 열 유속법 등 혁신적인 측정 방법과 첨단 장비를 활용하여, 기존 실험 장비의 한계를 극복하고, 미세한 상전이와 새로운 전자상태, 자성상태 등을 정밀하게 관찰하고 있습니다. 또한, 본 연구실은 다양한 양자 소재의 이종구조 설계와 위상 전자구조 탐구를 통해 새로운 물성과 기능을 창출하는 연구를 선도하고 있습니다. 이종구조 내에서의 계면 효과, 결정 대칭성 제어, 응력 및 도핑 조절, 원자 배치 제어 등은 전자 밴드 구조와 위상적 특성에 직접적인 영향을 미치며, 실험-이론 융합 연구를 통해 새로운 위상상태와 양자 현상의 실현 가능성을 체계적으로 탐구하고 있습니다. 최근에는 머신러닝 기반의 성장 조건 최적화, 베이지안 최적화, 설명 가능한 인공지능(Explainable AI) 기법을 도입하여, 복잡한 성장 파라미터 공간에서 최적의 조건을 빠르게 탐색하고, 성장 재현성과 효율성을 극대화하고 있습니다. 이러한 융합적 접근은 차세대 양자 소재 개발과 실용화에 중요한 역할을 하며, 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이와 같은 연구 성과는 키타예프 스핀 액체, 프러스트레이션 자성, 비정상 홀 효과, 양자 임계성 등 현대 양자물리의 핵심 난제 해결에 기여하고 있으며, 실용적 측면에서는 양자 메모리, 스핀트로닉스, 고효율 광전소자 등 미래 정보기술의 기반이 되는 혁신적 소재 및 소자 개발로 이어지고 있습니다. Lab. for Quantum Material Synthesis는 앞으로도 양자 소재 연구의 새로운 패러다임을 제시하며, 차세대 과학기술 발전에 핵심적인 역할을 할 것입니다.