학생들의 수행 중 어려움과 교사의 지도 방안을 중심으로

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :사범대학 과학교육과(화학전공),2019. 8. 홍훈기.본 연구는 과학영재교육의 내실화 방안으로 제기된 과학영재 담당교원의 전문성 함양과 교육현장 중심 영재교육 연구의 필요 차원에서 2년에 걸쳐 수행된 실행연구(action research)이다. 자유탐구 활동 중 학생들이 겪는 어려움의 배경을 구체적으로 파악하고 수업 개선을 모색하여 실행하는 한편, 영재와 영재교육에 대한 연구자의 이해 변화를 공유하고 영재교육기관의 역할에 대한 고찰을 시도하였다. 연구의 첫 번째 단계 : 자유탐구 활동 중 학생들의 어려움에 대한 배경 탐색 영재교육 담당교원이자 연구자인 나(I)는 2015년 과학영재교육원 중학생 20명의 자유 탐구 활동을 담당하면서 학생들의 어려움과 갈등 상황을 목격하였다. 그리고 이후 참여관찰과 면담 등을 통한 자료를 수집하며 차후 실행적 개입을 위한 예비 조사를 실시하였다. 자료의 분석 및 해석을 통해 학생들이 어떠한 어려움을 겪고 그 어려움의 배경적 상황이 시간, 관계, 인식 차원에서 어떻게 작용하는지 탐구하였고 그 결과 다음을 알게 되었다. 첫째, 중학교 2학년은 상급학교 진학을 본격적으로 대비해야 하는 시기이다. 이로 인한 여유의 총량 부족, 구성원들과의 시간 불일치, 장기적인 탐구 수행의 어려움이 나타났다. 둘째, 학생들의 친밀한 관계 형성 이전에 주제 중심 모둠 편성을 함으로써 학생들 사이의 소통과 이해의 수준이 저하되었다. 셋째, 자유 탐구에 대해 알아서 해야 하지만 쓸모 있는 결과가 요구되는 활동으로 인식하는 경향이 있었다. 자유 탐구와 관련된 세 가지 배경적 상황들은 고등학교 입학 자격 취득(取得)이라는 보다 큰 상황 속에서 탐구 수행 과정의 어려움에 작용한다. 그리고 이는 교원의 실행과 함께 과학탐구에 대한 내적 동기가 저하되는 상황을 초래하였다. 해당 연구를 통해 나는 지원적 안내자가 아닌 참여적 안내자가 되어야 함을 배웠다. 연구의 두 번째 단계 : 변화된 실행과 실행 중 드러난 갈등 사례 나는 중학교 2학년 영재교육원 학생들의 일상에 직접 영향을 주는 상급학교 진학 준비 상황을 가장 크게 염두에 두고 2016년 화학심화반의 교육목표를 과학탐구에 대한 내적 동기 유지 및 발전으로 설정하였다. 이를 위해 연구의 첫 번째 단계로 얻은 교훈인 여유, 친밀감, 과학의 도구화 극복, 참여적 지원을 반영하였고 학생들의 감정 경험을 활용해 탐구에 대한 욕구 및 문제발견 태도를 고양하고자 했다. 또한, 교육 실행 도중 자유탐구 실행 계획을 예정보다 축소하는 한편, 예비탐구를 지원하고, 결론을 요구하지 않는 경과발표를 새로 구상하여 적용하였다. 이와 함께, 학생들의 비독립적 학습 환경을 인지한 뒤 학부모 협조 요청글을 작성하여 공지하였다. 자유탐구 시행 이후 학원 병행과 짧은 탐구 일정, 답을 미리 정하지 않는 탐구 활동 등으로 학생들은 어려움을 겪었다고 보고하였다. 하지만 한 학생을 제외하고 2015년과 같이 과학탐구에 대한 내적 동기가 저하되는 사례를 관찰하지 못했으며, 학생들은 구성원 사이 유대감을 경험하거나 과학탐구에 대한 새로운 시각을 갖는 등 나름의 배움과 성장을 경험하였다. 그리고 이 과정에서 담당교원인 나의 이해, 지식, 신념, 역할의 변화 즉, 전문성 변화를 인지하였으며 대안적인 자유탐구 교수‧학습 모형을 도출하였다. 한편, 큰 열정을 발휘하던 학생이 일련의 갈등을 경험한 뒤 보인 무기력한 모습은 나에게 또 다른 상심(傷心)으로 다가왔으며 그에 대한 배경을 탐색하였다. 그 결과 상급학교 진학 목적의 사교육 참여 학생들이 다수 선발된 가운데 충분하지 않은 수업 시수로 외부 소집단 활동을 배제할 수 없던 상황이 크게 작용함을 알았다. 가정 내에서 활동에 대한 자율성을 인정받는 해당 학생과 달리 동료들의 자율성은 제한되었고, 과학탐구에 대한 욕구를 높이는 교원의 다양한 시도로 생성된 높은 기대는 영재교육원 바깥 동료들의 낮은 참여로 충족되지 못하였다. 또한, 이를 강력하게 제지하지 않는 교원에 대한 실망이 더해져 분노와 낙담에 이르렀다. 이를 통해 다수의 학생이 사교육 기관에 매진하는 상황에 이에 의존하지 않고 영재교육원 활동에 높은 열정을 가진 소수 학생에 대한 역설적 소외 현상이 발생할 수 있음을 알게 되었다. 그리고 이는 영재 담당교원의 전문성만으로는 감당하기 어려운 현상이며 이와 관련된 넓은 교육 단위의 논의가 필요함을 제언하였다.This study is an action research conducted over two years for the purpose of cultivating the teaching professionalism of scientific gifted education teachers and meeting the need for field-oriented gifted education research. In addition to understand the background of the students' difficulties during Open inquiry activities and improve the teaching strategy, I tried to share the understanding of gifted and gifted education and examine the role of gifted education institutions. The first step of research : Exploring the background of difficulties during Open inquiry This study was performed in the students case who experience difficulties in open inquiry. I collected data by participatory observation and interview during one-year open inquiry teaching to 20 middle school students of university affiliated institute of education for science-gifted. By analysis and interpretation, I tried to understand students difficulties and the context of difficulties in dimension with time, relationship and perception. First, the second grade of middle school is the time to prepare for entrance examination of gifted school in earnest. This brought about lack of overall margin, time discrepancies with members, and difficulties in conducting long-term inquiries. Second, because of theme-oriented grouping in the absence of enough relationship, the quality of communication between students was low. Third, students had tendency to percept open inquiry as activity that should be care by themselves and be useful. In the larger context of the acquisition of entrance qualification' in high school, three factors are related to the difficulties of the inquiry process. Furthermore, they interfere with learning through Erlebnis(體得) of inquiry itself and cause education alienation phenomenon. Through this study, I learned that I should be a participatory guidance' accompany students lived-world', rather than a supporting guidance'. The second step of research : Change of action and a case of conflicts revealed during action I set my educational goal of the Open inquiry in 2016 as maintaining and developing internal motivation for scientific inquiry with the deeper consideration for the situation of high school entrance examination that directly affects the daily life of middle school gifted and talented students. The first step of the study was to reflect the margin, intimacy, overcoming the instrumentation of science, participatory support', and using the students' emotional experience to enhance the desire for inquiry and the attitude of finding scientific problems. In the process of proposing a Open inquiry, I recognized that the students lacked time more than expected and revised the existing plan. In addition to reducing the execution plans of Open inquiry, I also applied a preliminary inquiry stage and newly developed inquiry presentation that does not require conclusions. And I recognized the students' non-independent learning environment and made a written request for parental cooperation. After the Open inquiry, students reported difficulties due to the combination of private tutoring, short inquiry schedules, and inquiry activities that did not specify answers in advance. However, except for one student, I could not observe that the internal motivation for science inquiry was degraded as in 2015. And students experienced their own learning and growth, such as experiencing a bond between members or having a new perspective on scientific inquiry. In this process, as a gifted teacher, I recognized the changes in my understanding, knowledge, beliefs, and roles, that is the change of professionalism, and derived an alternative open inquiry teaching and learning model. To the next, I have concentrated on the group conflict, in which one student has been centered, Min-seung You'. After collecting data and analysis, I found the followings. At the second grade of middle school in which the preparation for high school entrance exam is important, a large number of students had to rely on private education institutes. In this situation, I discovered the paradoxical alienation phenomenon that the highly motivated student who did not rely on the private education institutes could be aliened in the gifted education center activities. Particularly, it was more prominent when the long-term group project activity such as an Open inquiry was performed. And I recognized that activity desire and talent development can be frustrated. The case of 'Min-seung You' can be regarded as a phenomenon, which is contrary to the role of gifted education institute that supports student's learning needs and talent development. I suggest that the meaning and role of gifted education institutes be discussed further in high school entrance prepare environment.목 차 제 1 장. 서론 1. 연구 배경과 목적 1 2. 연구 내용 6 3. 연구 개요 7 4. 연구의 제한점 8 5. 용어의 정의 8 제 2 장. 이론적 배경 및 선행연구 1. 과학영재와 자유탐구 10 1) 과학영재 10 2) 자유탐구 12 (1) 자유탐구 12 (2) 과학영재교육 프로그램으로서의 자유탐구 16 2. 소집단 활동과 갈등 17 1) 소집단 활동 17 (1) 소집단 활동의 개념 17 (2) 교육 활동 중 소집단 활동에 관한 선행연구 19 2) 갈등 22 (1) 소집단 활동 중 갈등 22 (2) 교육 분야 소집단 갈등에 관한 선행연구 25 제 3 장. 연구 방법 1. 실행연구 29 2. 연구 현장 31 3. 연구 참여자 34 4. 자료 수집 및 분석 37 제 4 장. 연구 내용 및 결과 연구 단계 Ⅰ : 자유탐구 활동 중 학생들의 어려움에 대한 배경 탐색 1. 들어가기 39 1) 상심(傷心)의 한 장면 39 2. 어려움의 양상과 배경 탐색 41 1) 자유탐구 활동 중 학생들의 어려움 42 (1) 자유탐구 과정에서의 어려움이란? 42 (2) 어려움의 양상 42 2) 어려움에 대한 1차 요인 분석 47 3) 어려움에 대한 2차 요인 분석 : 상황적 배경 52 (1) 시간 : 시간 맞추느라 53 (2) 관계 : 쌩판 남이잖아요? 57 (3) 인식 : 뭐가 도움이 되지? 60 (4) 교원 : 네가 알아서 해라 63 3. 자유탐구 실행에 대한 반성 64 1) 어려움에 대한 교원 변인 및 실행 반성 64 2) 자유탐구와 과학영재에 대한 이해의 변화 67 연구 단계 Ⅱ : 변화된 실행과 학생들의 수행 4. 새로운 실행 계획 수립 69 1) 경계(boundary)의 변화 71 2) 교육목표 및 교육과정 구성 방향 72 3) 실행 계획의 상세화 74 (1) 시간과 공간의 여유 76 (2) 과학이 매개된 친밀감 77 (3) 과학 활동의 도구화 극복 : 과학 감수성과 문제발견 놀이 80 (4) 참여적 지원 83 5. 실행의 실제와 평가 87 1) 여름 집중교육 이전 대표적 실행 사례 90 (1) 자녀교육 요청서 91 (2) 자기소개 및 동료들 이름 외우기 94 (3) 과학사진 발표 97 (4) 자유게시판 활동 103 (5) 학생들의 발견 글 공유와 담당교원의 탐구 시범 105 (6) 학생들의 자유게시판 활동 참여 107 (7) 수업 중 문제발견 장려 110 (8) 적정기술 설계 활동 115 2) 여름 집중교육 이전 실행에 대한 평가와 반성 117 3) 여름 집중교육 자유탐구 실행 119 (1) 자유탐구 진행 일정 119 (2) 모둠 구성 120 (3) 영재교육원 외(外) 활동 : 적막(寂寞) 122 (4) 유민승의 이메일 : 세심한 도움이 필요합니다. 124 (5) 우재호와의 대화 : 제가 폰을 빼앗겼어요. 125 (6) 영재교육원 바깥 학습 환경에 대한 숙고 128 (7) 실행 변경 130 4) 학생들의 자유탐구 수행 131 (1) 사전 설문과 작성 과제 안내 131 (2) 전반기 집중교육 132 (3) 후반기 집중교육 이전 실행 변경 : 우리 모둠의 과학탐구사 137 (4) 후반기 집중교육 138 5) 학생들이 인식하는 자유탐구 수행 의미 140 (1) 어려움 : 시간과 체력 140 (2) 어려움 : 답을 미리 정하지 않는 탐구 활동 140 (3) 즐거움 : 정말 가슴이 뛰었다. 142 (4) 배움 : 틀리면 안 된다는 생각을 깨뜨려줘서 143 (5) 배움 : 걸림돌 이후 유대감과 성찰 143 (6) 성장 : 과학자에 대한 생각이 바뀐 건 사실이야. 145 6) 자유탐구 실행에 대한 평가와 반성 147 (1) 어려움이 배움과 성장으로 전환된 배경 분석 147 (2) 독립적 활동 욕구 침해의 문제 152 (3) 자유탐구 실행에 대한 실행 요소별 평가 154 7) 모둠 내 갈등의 중심이 된 학생을 통한 반성 157 (1) 유민승의 소감문 : 실망과 답답함 158 (2) 유민승의 갈등 상황과 관련된 내적 맥락 160 (3) 유민승의 갈등 상황과 관련된 환경적 맥락 163 (4) 대조사례 : 학습 환경이 비슷한 두 학생의 다른 반응 166 (5) 유민승의 영재교육원 경험 : 열정, 갈등, 그리고 역설적 소외 169 6. 해석 및 논의 171 1) 실행 과정 요약 171 2) 차이를 생성하는 실행 요소 도출 176 3) 유민승의 사례를 통한 실행의 반성 181 4) 영재교육 담당교원으로서의 전문성 변화 183 제 5 장. 결론 및 제언 1. 결론 189 2. 제언 193 참고 문헌 195 부 록 219 ABSTRACT 235Docto

A Study on Safety of Crosswalk Pedestrian Push Button Operations with Flashing Yellow Operation at Night Using a C-G Method

학위논문(석사)--아주대학교 ITS대학원 :교통공학과,2016. 22009년 교통운영체계 선진화의 일환으로 차량 및 횡단보도 이용 보행자들의 불필요한 지·정체 및 정지를 감소시킨다는 효율성의 장점을 강조하며, 심야점멸 신호운영이 전국적으로 확대되었다. 그러나 기존 해외연구 및 국내연구에서 심야점멸 신호운영으로 인해 오히려 교통사고 발생건수가 증가되었다는 점이 지적되었으며, 이러한 점을 감안하여 실무적인 측면에서 보다 교통안전성을 확보하기 위해 심야점멸 운영지점에서 보행자작동신호기를 설치해오고 있다. 이에 본 연구에서는 심야점멸 운영지점 중 보행자작동신호기 설치운영 중인 총 35개 지점을 대상으로 보행자작동신호기 설치 운영이 교통사고에 미치는 영향을 분석하기 위해 단순비교법과 더불어 동기간에 심야점멸 신호운영이 확대된 교통 및 도로여건이 유사한 비교그룹을 설정하여 비교분석(C-G Method)방법으로 분석을 실시하였다. 분석결과 전체지점에서 비교분석방법 활용 시 교통사고 효율성척도()가 1.14, 교통사고감소율은 -24.94%로 오히려 교통사고가 증가된 것으로 나타났으며, 특히 집산도로에서는 교통사고 효율성 척도()가 1.23, 교통사고감소율은 약 -36.75%로 나타나 교통사고가 크게 증가된 것으로 나타났다. 이와 달리 간선도로에서 교통사고 효율성 척도()가 0.73으로 나타나 간선도로에서 교통사고 감소효과가 소폭 있는 것으로 나타났다.제1장 서 론 1 제1절 연구의 배경 및 목적 1 제2절 연구의 범위 및 방법 2 제3절 연구의 수행과정 3 제2장 관련근거 및 이론적 고찰 4 제1절 심야점멸 운영 기준 4 제2절 보행자작동신호기 운영 기준 10 제3절 기존연구 고찰 및 시사점 14 제3장 자료의 수집 및 정리 18 제1절 심야점멸 및 보행자작동신호기 운영현황(서울시 기준) 18 제2절 분석대상지점 선정 22 제3절 분석대상지점 특성 및 교통사고 발생현황 27 제4장 보행자작동신호 운영 전․후 비교 32 제1절 효과분석 방법 선정 32 제2절 비교대상지점 선정 36 제3절 사전․사후 교통사고 비교분석 40 제5장 결론 및 향후 연구과제 49 참 고 문 헌 51Maste

Isolation and in vitro neuronal and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells from human umbilical cord blood

Thesis(master`s)--서울대학교 대학원 :수의학과 수의공중보건전공,2004.Maste

Ki-Su Park

학위논문(석사)아주대학교 교육대학원 :영재교육,2013. 2Maste

α-월라스토나이트와 β-월라스토나이트의 생체활성 연구

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :재료공학부,2004.Maste

비탄성 중성자 & 엑스선 산란을 이용한 삼각 격자 반강자성체의 들뜸 스펙트럼 연구

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :자연과학대학 물리·천문학부(물리학전공),2020. 2. 박제근.Geometrically frustrated magnets have been a fascinating subject in condensed matter physics. When interactions between magnetic atoms compete in the frustrated crystal geometry, individual interactions cannot be minimized simultaneously, leading to extensively degenerated ground states. Not surprisingly, even slight perturbations cause nontrivial instabilities in such systems, leading to a rich phase diagram and exotic phenomena. A simple, but particularly important case of the geometrically frustrated magnetic system is the two-dimensional triangular lattice antiferromagnet (2D TLA). In semiclassical 2D TLA, a 120-degree noncollinear magnetic order is stabilized by the combination of competing exchange interactions. Such noncollinearity affects its elementary excitation, e.g. spin-waves (magnon). Indeed, it leads to the significant deviations of the spin excitations from what is expected from a linear spin-wave theory: e.g. cubic anharmonicity of spin excitations and a linear coupling with phonons, the elementary quasiparticle of collective lattice vibrations. The first part of the thesis deals with a magnon-phonon coupling in 2D TLA CuCrO2 and h-YMnO3. Both compounds exhibit strong frustration with the 120-degree magnetic order. The spectra of magnons and phonons of CuCrO2 were measured by inelastic neutron scattering experiments using TAIPAN beamline at ANSTO. The measurement revealed the direct evidences of the magnon-phonon coupling in CuCrO2 via the mixed character of the excitation mode at 12.5 meV as well as the strong renormalization of magnons at the zone boundary. A simple model Hamiltonian that incorporates the exchange-striction type magnon-phonon coupling reproduces the observed features accurately. Also, continuum excitations originating from the higher-order magnon-magnon interaction were observed. We subsequently carried out inelastic X-ray scattering measurements of lattice vibration spectra of the hexagonal YMnO3 over a wide momentum-energy space using BL43LXU beamline at SPring-8. Below the Neel temperature, an additional hybrid mode appears at the same energy and momentum of a magnon mode involved. Considering that the non-resonant X-ray scattering is not sensitive to the magnetic excitations, the observation of the mode implies the presence of magneto-elastic excitations due to the magnon-phonon coupling. Our calculations using a magneto-elastic coupling model of superexchange-striction quantitatively reproduces the experimental observation. Also, we present a broadly applicable method to analyze the mode and momentum dependence of the magnon-phonon coupling for noncollinear magnets. In addition to the magnon-phonon coupling, the noncollinear magnetic order is expected to exhibit another exotic response to the nonmagnetic impurity. Recent theoretical works predicted that a single vacancy in a noncollinear magnet can create a spin texture around the impurity site due to the frustrated nature of the magnet. This impurity-induced texture may affect not only the ground state but also the spin excitations. We performed inelastic neutron scattering measurements on the single crystals of doped h-YMnO3 having systematic doping ratio using TAIPAN beamline at ANSTO, MAPS beamline at ISIS, and 4SEASONS at J-PARC. The measured spectra indeed reveal the nontrivial momentum-energy dependence of the damping of otherwise stable magnons. Our simulation reproduces the emergence of the large spin texture in YMnO3 and confirms that such a spin texture plays an important role in explaining the overall features of experimental results.기하학적으로 쩔쩔매는 자성체는 응집 물질 물리학 분야의 매우 흥미로운 주제이다. 쩔쩔매는 결정 구조로 인해 자성 원자들 간의 상호 작용이 서로 경쟁하게 되면, 이러한 상호 작용들로 인한 에너지가 동시에 최소화될 수 없게 되며, 이는 바닥 상태의 축퇴를 증가시킨다. 놀랄 것도 없이, 아주 약간의 추가적인 섭동도 시스템의 불안정성을 유발하여, 많은 흥미로운 상태를 가진 상평형도와 특이한 현상을 만들 수 있다. 간단하지만 매우 중요한 기하학적으로 쩔쩔매는 자성체로는 2차원 삼각격자 반강자성체가 있다. 준고전적인 삼각격자 반강자성체에서는, 경쟁하는 교환 작용 및 낮은 차원수로 인해 스핀들이 동일선상에 있지 않은 120도 구조를 갖게 된다. 이러한 동일선상에 있지 않은 스핀 구조는 기존의 선형 스핀파 이론에서 예측한 것과 확연한 차이를 보이는 스핀의 들뜸 스펙트럼을 갖게 된다: 예를 들어, 스핀파의 비조화도 및 선형 마그논-포논 결합 등의 현상을 볼 수 있다. 본 학위 논문의 첫 부분은 2차원 삼각격자 반강자성체인 CuCrO2와 h-YMnO3의 마그논-포논 결합을 다룬다. 두 물질 모두 강한 쩔쩔맴으로 인해 120도 자기 구조를 가진다. CuCrO2의 마그논과 포논의 스펙트럼은 호주 ANSTO에 위치한 TAIPAN 빔라인을 이용한 비탄성 중성자 산란 실험을 이용하여 측정되었다. 이 실험을 통해 12.5 meV에 위치한 들뜸 스펙트럼이 마그논과 포논의 특징을 모두 가지고 있고, 브릴루앙 존 경계에 위치한 마그논의 에너지가 크게 변화하는 것을 관찰하였으며, 이는 CuCrO2가 가진 마그논-포논 결합의 직접적인 증거이다. 우리는 교환 압축 유형의 마그논-포논 결합을 포함한 단순한 스핀 해밀토니안을 도입하여 전반적인 스펙트럼을 정확히 재현하였다. 또한, 고차원 마그논-마그논 상호 작용에 의한 연속 들뜸 스펙트럼을 관측하였다. 넓은 운동량-에너지 공간에 대한 육방정계 YMnO3의 격자 진동의 분산 관계를 일본 SPring-8에 위치한 BL43LXU 빔라인을 이용한 비탄성 엑스선 산란 실험을 통해 측정하였다. 자기 정렬 온도 아래에서, 마그논과 동일한 운동량 및 에너지를 갖는 추가적인 들뜸 모드가 나타난다. 비공명 엑스선 산란이 스핀 들뜸을 감지하지 못하는 것을 고려할 때, 이는 마그논-포논 결합에 의해 새로운 자기-탄성 들뜸이 생기는 것을 의미한다. 초교환 압축 매커니즘으로 인한 자기-탄성 결합을 이용한 우리의 계산은 실험 결과를 정량적으로 재현한다. 또한, 마그논-포논 결합의 모드 및 운동량 의존성을 분석하는 방법을 개발하였으며, 이는 다른 동일선상에 있지 않은 자성체에 대해 적용될 수 있다. 마그논-포논 결합 이외에도, 동일선상에 있지 않은 자기 구조는 비자성 불순물에 특이한 영향을 받을 것으로 예상된다. 이론적으로, 기하학적인 쩔쩔맴으로 인해 동일선상에 있지 않은 자성체에 단 하나의 비자성 불순물이 들어왔을 때도 불순물 주변에 어떠한 스핀 구조 (texture) 가 생길 것으로 예측되었다. 이러한 불순물에 의해 만들어진 구조는 바닥 상태 뿐만이 아니라 들뜸 스펙트럼에도 영향을 줄 수 있다. 우리는 알루미늄을 체계적으로 도핑한한 육방정계 YMnO3 단결정의 비탄성 중성자 산란 실험을 호주 ANSTO의 TAIPAN 빔라인, 영국 ISIS의 MAPS 빔라인, 일본 J-PARC의 4SEASONS 빔라인에서 수행하였다. 측정된 스펙트럼은 원래는 안정적이었을 마그논의 특이한 감쇄가 가진 운동량-에너지 의존성을 보여준다. 우리가 수행한 시뮬레이션은 YMnO3 안에서의 커다란 스핀 구조의 생성을 그대로 재현하며, 실험 결과를 설명하는 데에 이러한 스핀 구조가 중요한 역할을 하고 있음을 확인해준다.1 Introduction 1 1.1 Geometrically frustrated magnetic system 1 1.2 Two-dimensional triangular lattice antiferromagnet (2D TLA) 5 1.2.1 Magnetic ground state 6 1.2.2 Eect of noncollinear magnetic structure 6 1.2.3 Spin-lattice coupling 7 1.3 Outline of thesis 9 2 Calculation of magnons, phonons, and their interactions 11 2.1 Spin-waves of 2D TLA 11 2.1.1 Rotating local frame method 11 2.1.2 Holstein-Primako transformation and 1/S expansion 12 2.1.3 Linear spin-wave theory (LSWT) 14 2.1.4 Bogoliubov transformation 14 2.1.5 Magnon-Magnon interaction 16 2.1.6 Dynamical structure factor of spin-waves 19 2.2 Lattice dynamics in solids (phonon) 20 2.2.1 Ab-initio calculation of phonon spectra 21 2.2.2 Dynamical structure factor of phonons 23 2.3 Magnon-phonon coupling in TLA 23 2.3.1 Exchange-striction mechanism 24 2.3.2 Single-ion magneto-striction 26 2.3.3 Quadratic terms: magneto-elastic excitations 27 3 Experimental techniques 29 3.1 Neutrons and X-ray 29 3.2 Basic concepts of inelastic scattering 32 3.3 Inelastic neutron scattering (INS) technique 33 3.3.1 Coalignment of single crystals 35 3.3.2 INS measurement at the thermal triple axis spectrometer TAIPAN 36 3.3.3 INS measurement at ToF neutron spectrometer MAPS 38 3.3.4 INS measurement at ToF neutron spectrometer 4SEASONS 39 3.4 Inelastic X-ray scattering (IXS) technique 40 3.4.1 IXS Measurement at BL43LXU 40 4 Magneto-elastic excitations of CuCrO2 43 4.1 Introduction 43 4.1.1 Some contradictory observations in previous INS studies 43 4.2 Analysis of INS spectra 44 4.2.1 Magnon-phonon coupling 46 4.2.2 Estimation of magnon-phonon coupling constant 51 4.2.3 Two-magnon continuum 52 5 Magneto-elastic excitations of h-YMnO3 53 5.1 Introduction 53 5.1.1 Spin-lattice coupling in h-YMnO3 54 5.2 Analysis of IXS spectra 55 5.2.1 IXS spectra within full Brillouin zone (BZ) 55 5.2.2 Emergence of magneto-elastic excitations 55 5.2.3 Superxchange-striction in h-YMnO3 57 5.2.4 Detailed Momentum-dependent analysis 59 5.2.5 Detailed Mode-dependent analysis 61 6 Nonmagnetic doping-induced spin texture and dynamics in h-Y(Mn,Al)O3 65 6.1 Nonmagnetic impurity in the frustrated magnetic system 65 6.1.1 Diluted 2D TLA h-Y(Mn,Al/Ga)O3 66 6.2 Analysis of INS data 68 6.2.1 Linewidth broadening eect of magnon branches 69 6.2.2 Spin Hamiltonian and spin texture 69 6.2.3 Comparison between the data and calculation 72 6.2.4 Role of spin texture 73 6.2.5 Comparison with the square lattice 74 6.2.6 Possible mechanism of the momentum dependence 75 7 Summary 77 Appendix A. Calculation of INS cross-section of CuCrO2 79 A.1 Notations 79 A.2 Magnetic Hamiltonian for 120-degree magnetic order 80 A.3 Magnon-phonon coupling 83 A.4 Dynamical structure factor 85 Appendix B. Calculation of magnon-phonon coupling in YMnO3 89 B.1 Calulation of magnons of h-YMnO3 using linear spin-wave theory (LSWT) 89 B.2 Phonon dispersion of h-YMnO3 92 B.3 Magnon-phonon coupling Hamiltonian of h-YMnO3 92 B.3.1 Diagonalization of Magnon-phonon coupling Hamiltonian 93 B.3.2 Calculation of inelastic X-ray scattering (IXS) dynamical structure factor 94 References 97 Publications 109 국문초록 111 Acknowledgements 113Docto