━
무슨 일이야
30일 과학기술정보통신부는 이경진·김갑진 KAIST 물리학과 교수와 정명화 서강대 물리학과 교수 공동 연구팀이 세계 최초로 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 발견했다고 밝혔다. 스핀 펌핑이란 전자가 지닌 자기적 성질인 스핀을 활용해 전류를 만드는 방법이다. 과기정통부 기초연구사업 지원 등으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 네이처에 게재됐다. 이경진 교수는 중앙일보와의 전화 인터뷰에서 “연구 결과를 활용하면 앞으로 ‘스핀’(전자의 자기적 성질)을 활용한 반도체 시장이 더 발전할 가능성이 있다”고 말했다.
━
뭘 발견했나
차준홍 기자 |
전자는 전기적 성질인 전하와 자기적 성질인 스핀을 동시에 보유한다. 현재 전자기기들은 전하 전류로 작동한다. 그런데 전하 전류는 전자가 흐를 때 물질 내 원자와 충돌하면서 열이 발생해 효율이 떨어지는 문제가 있다. 이에 대한 대안으로 과학계에선 스핀 전류를 활용해 저발열 고효율 전자소자를 개발하는 이른바 스핀트로닉스(spintronics·스핀 전자공학) 연구를 이어왔다. 다만 기존 물리적(고전역학적) 방식으로 전류를 발생시켰을때, 출력이 충분하지 않은 한계가 있었다. 공동 연구팀은 ‘양자 얽힘’(두 개의 양자가 멀리 떨어져 있어도 서로 즉시 영향을 주는 현상) 현상을 활용해 기존 방식 대비 10배 이상의 스핀 전류를 생성했다. 연구진은 “양자역학 현상을 활용해 스핀트로닉스 연구 전반에 새로운 패러다임을 제시했다”며 “대부분의 양자역학적 현상이 극저온에서만 관측되는 것과 달리, 이번 연구는 상온에서 양자역학적 스핀 펌핑 현상을 관측했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 했다.
고전역학적 스핀 펌핑(왼쪽)과 양자역학적 스핀 펌핑 개략도. 왼쪽은 자성체(자석이 될 수 있는 물질)이 회전해서 스핀 전류가 발생하는 방식이고, 오른쪽은 양자얽힘으로 인한 자성체의 자기 상태 변화만으로도 스핀 전류가 발생하는 방식이다. 자료 과학기술정보통신부. |
<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다> |
어디에 활용되나
━
누가 연구했나
이번 공동연구를 진행한 이경진‧김갑진‧정명화 교수는 모두 물리학계에서 손꼽히는 연구자들이다. 이경진 교수는 2022년 미국 물리학회 석학회원(fellow)로 선정되기도 했다. 석학회원은 5만 명이 넘는 미 물리학회 회원 중 탁월한 학술업적을 이룬 0.5% 이내 회원들만 선정된다.
김남영 기자 kim.namyoung3@joongang.co.kr
▶ 중앙일보 / '페이스북' 친구추가
▶ 넌 뉴스를 찾아봐? 난 뉴스가 찾아와!
이 기사의 카테고리는 언론사의 분류를 따릅니다.
기사가 속한 카테고리는 언론사가 분류합니다.
언론사는 한 기사를 두 개 이상의 카테고리로 분류할 수 있습니다.
언론사는 한 기사를 두 개 이상의 카테고리로 분류할 수 있습니다.