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전류로 "스핀파" 감쇄조절 원리규명

[머니투데이 최종일 기자][신 스핀트로닉스 응용소자 가능성 개척-국내 연구진]

교육과학기술부는 고려대 신소재공학과 이경진 교수팀이 세계 최초로 전류를 이용해 스핀파의 감쇄를 조절할 수 있는 원리를 이론적으로 증명하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

이번 연구는 아시아-태평양 지역에서 연구된 재료분야 최고 논문들을 선별해 게재하는 "네이처 아시아 머티리얼즈" 온라인판 20일자에 소개됐다.

교과부에 따르면, 이 교수팀은 자기 나노선에 "스핀파"를 발생시킨 상황에서, 자기 나노선에 전류를 직접 주입할 때 발생하는 "스핀전달토크" 현상으로 인해 스핀파의 거동이 어떻게 변하는지에 대한 이론적 연구를 수행했다.

스핀파를 이용한 스핀트로닉스 소자는 직접적인 물질(전자) 이동이 없는 저전력 소자이며 정보를 빠르게 전송할 수 있다는 장점 때문에 새로운 논리소자 및 기존 전자소자들 간의 정보전송 방식으로 세계의 여러 연구그룹에서 활발한 연구들이 진행되고 있다.

하지만 기존의 스핀파를 이용한 소자는 스핀파의 빠른 감쇄특성으로 인해 그 응용 가능성이 많은 제약을 받아왔다. 감쇄특성이란 스핀파의 크기가 매우 짧은 이동거리(백만분의 1미터) 내에서 급격히 감소하는 현상을 말한다.

이 연구에서는 스핀파에 전류를 직접 주입하면 발생하는 스핀전달토크 현상을 이용해 스핀파의 감쇄를 막을 수 있으며, 스핀전달토크 현상이 극대화되는 재료 및 구조에서 스핀파의 증폭이 가능함을 이론적으로 규명했다.

☞용어설명

*스핀트로닉스(Spintronics)

기존 전자소자들이 전자의 전하 특성만을 이용하고 있는데 비해, 전자의 또 다른 기본 물리량인 스핀을 이용해 새로운 물리현상과 보다 우수한 소자특성을 연구하는 분야. 2007년 노벨물리학상이 수여됐으며 컴퓨터 하드디스크의 신호 재생소자로 상용화된 거대자기저항 효과가 대표적인 예다.

*스핀전달토크

자성체에 전류를 주입하면, 주입된 전자가 갖고 있는 스핀이 자성체를 구성하고 있는 스핀에 전달돼 자성체 스핀의 방향을 조절할 수 있는 물리현상.

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최종일기자 allday33@

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