국내 연구진, 세계 최초 '상온 양자역학 현상' 발견
-
기사 스크랩
-
공유
-
댓글
-
클린뷰
-
프린트
KAIST 이경진·김갑진
서강대 정명화 교수 공동 연구팀
서강대 정명화 교수 공동 연구팀
![국내 연구진, 세계 최초 '상온 양자역학 현상' 발견](https://img.hankyung.com/photo/202501/B20250130120502083.jpg)
과기정통부 기초연구사업(중견연구, 기초연구실) 등의 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지인 네이처(Nature) 현지시간 29일 게재됐다.
우리가 사용하는 대부분의 전자기기는 전하 전류로 작동한다. 하지만 전류가 흐를 때 전자가 물질 내부의 원자와 충돌하기 때문에 필연적으로 열이 발생하고, 이는 에너지 소모량 증가와 효율 저하로 이어진다는 문제점이 있다.
이를 극복하기 위해 전 세계의 많은 연구자는 전하 전류가 아닌 스핀 전류를 이용해 전자 소자를 만드는 연구를 진행하고 있으며, 이를 '스핀트로닉스(spintronics)'라고 한다.
스핀 펌핑은 자성체와 비자성체를 접합했을 때, 스핀이 세차운동에 의해 자성체에서 비자성체로 이동하는 현상을 말하는데 고전역학으로 생성되는 스핀 전류는 크기가 작아 실제 전자 소자에는 활용이 제한돼 왔다.
정명화 교수팀은 지난 2019년 자성박막에서의 스핀 상호작용에 대한 연구 결과를 발표했고, 이는 재료 분야 저명 학술지에 실린 바 있다. 이후 관련 분야에서 연구를 지속적으로 수행해 자성박막 제작에 대한 연구 노하우를 점차 쌓아왔다.
또한 이를 이경진 교수 연구팀이 양자역학적 이론으로 해석하고 추가적인 실험으로 증명하게 됐다.
특히 대부분의 양자역학적 현상은 극저온에서만 관측되는 것과 달리, 이번 연구는 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 관측했다는 점에서 큰 의미가 있고, 기존 고전역학적 방식에 비해 10배 이상의 스핀 전류를 생성하는 방법을 제시한 만큼 차세대 전자 소자 개발에 기여할 것으로 기대되고 있다.
연구를 이끈 공동 연구팀은 "기존 스핀트로닉스 연구는 고전적인 스핀 운동을 이용해 온 반면, 이번 연구는 스핀의 양자적인 특성을 활용해 응용 측면에서도 더 효과적이라는 점을 증명한 것에 의의가 있다"고 전했다.
장슬기기자 jsk9831@wowtv.co.kr