고려대 이경진 교수팀, 전류 이용 스핀파 감쇄조절 원리 규명
전자가 자기적 성질을 갖고 회전하는 `스핀'에서 발생하는 파동인 `스핀파'의 감소현상을 전류를 이용해 조절할 수 있는 원리가 국내 과학자에 의해 규명됐다.
교육과학기술부(장관 안병만)가 기초연구사업의 일환으로 지원한 고려대 신소재공학과 이경진 교수(사진)팀은 세계 최초로 전류를 이용해 스핀파의 감쇄 정도를 조절할 수 있는 원리를 이론적으로 증명하는데 성공했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 아시아 머티리얼스 온라인판 20일자에 소개됐다.
전자는 전하량을 갖고 있을 뿐만 아니라 스핀 방향에 따라 업스핀 전자, 다운스핀 전자 등으로 구분할 수 있으며 이러한 스핀방향을 제어해 정보 저장에 응용할 수 있다. 이 기술은 전하를 제어해 디지털 정보를 저장하는 현재의 D램보다 훨씬 많은 양의 정보를 저장할 수 있고 정보처리와 정보저장을 동시에 할 수 있다는 게 장점이다. 이러한 분야를 스핀(Spin)과 전자공학(Electronics)의 합성어인 `스핀트로닉스' 분야라고 분류한다. 최근에는 나노기술과 결합한 나노스핀트로닉스 연구가 활발하게 전개되고 있다.
그러나 스핀파를 이용한 소자는 스핀파가 매우 짧은 이동거리 내에서 급격하게 감소하는 `감쇄특성'을 갖고 있어 응용이 제한적인 게 단점이었다.
이경진 교수팀은 자기를 띈 나노선에 스핀파를 발생시킨 상황에서 전류를 직접 주입할 때 발생하는 스핀전달토크(spin-transfer torque) 현상으로 인해 스핀파의 움직임이 어떻게 변하는지에 대한 연구를 진행해 왔다. 스핀전달토크는 자성체에 전류를 주입하면 주입된 전자가 갖고 있는 스핀이 자성체의 스핀에 전달돼 자성체 스핀의 방향을 조절할 수 있는 물리현상이다.
연구 결과 스핀파에 전류를 직접 주입하면 발생하는 스핀전달토크 현상을 이용해 스핀파의 감쇄를 막을 수 있을 뿐만 아니라 스핀전달토크 현상이 극대화되는 재료와 구조에서는 스핀파가 증폭될 수 있음을 규명했다.
이경진 교수는 "이번 연구결과는 스핀파를 이용한 새로운 스핀트로닉스 소자 응용에서 큰 걸림돌이었던 스핀파 감쇄현상을 조절할 수 있는 이론적 근거를 찾았다는 데 의미가 있다"고 말했다.
안경애기자 naturean@
교육과학기술부(장관 안병만)가 기초연구사업의 일환으로 지원한 고려대 신소재공학과 이경진 교수(사진)팀은 세계 최초로 전류를 이용해 스핀파의 감쇄 정도를 조절할 수 있는 원리를 이론적으로 증명하는데 성공했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 아시아 머티리얼스 온라인판 20일자에 소개됐다.
전자는 전하량을 갖고 있을 뿐만 아니라 스핀 방향에 따라 업스핀 전자, 다운스핀 전자 등으로 구분할 수 있으며 이러한 스핀방향을 제어해 정보 저장에 응용할 수 있다. 이 기술은 전하를 제어해 디지털 정보를 저장하는 현재의 D램보다 훨씬 많은 양의 정보를 저장할 수 있고 정보처리와 정보저장을 동시에 할 수 있다는 게 장점이다. 이러한 분야를 스핀(Spin)과 전자공학(Electronics)의 합성어인 `스핀트로닉스' 분야라고 분류한다. 최근에는 나노기술과 결합한 나노스핀트로닉스 연구가 활발하게 전개되고 있다.
그러나 스핀파를 이용한 소자는 스핀파가 매우 짧은 이동거리 내에서 급격하게 감소하는 `감쇄특성'을 갖고 있어 응용이 제한적인 게 단점이었다.
이경진 교수팀은 자기를 띈 나노선에 스핀파를 발생시킨 상황에서 전류를 직접 주입할 때 발생하는 스핀전달토크(spin-transfer torque) 현상으로 인해 스핀파의 움직임이 어떻게 변하는지에 대한 연구를 진행해 왔다. 스핀전달토크는 자성체에 전류를 주입하면 주입된 전자가 갖고 있는 스핀이 자성체의 스핀에 전달돼 자성체 스핀의 방향을 조절할 수 있는 물리현상이다.
연구 결과 스핀파에 전류를 직접 주입하면 발생하는 스핀전달토크 현상을 이용해 스핀파의 감쇄를 막을 수 있을 뿐만 아니라 스핀전달토크 현상이 극대화되는 재료와 구조에서는 스핀파가 증폭될 수 있음을 규명했다.
이경진 교수는 "이번 연구결과는 스핀파를 이용한 새로운 스핀트로닉스 소자 응용에서 큰 걸림돌이었던 스핀파 감쇄현상을 조절할 수 있는 이론적 근거를 찾았다는 데 의미가 있다"고 말했다.
안경애기자 naturean@
