韓 연구진, 자성체 양자나노구조체에서 위상홀 효과 확인
전체 맥락을 이해하기 위해서는 본문 보기를 권장합니다.
스마트폰 안에 있는 첨단 센서 가운데 하나인 홀센서는 정밀하게 자기장의 크기를 측정해 방향을 알려주거나 정해진 경로로 로봇을 이동할 때 쓴다.
국내 연구진이 자성체 양자나노구조에서 홀센서를 양자정보에 활용할 수 있는 위상홀효과를 발견했다.
강자성체-반강자성체 이중층은 거대 자기저항 현상이나 컴퓨터 하드 디스크 드라이브 읽기헤드의 핵심 역할을 담당할 만큼 친숙한 나노구조이지만, 위상홀효과가 발견된 것은 처음이다.
이 글자크기로 변경됩니다.
(예시) 가장 빠른 뉴스가 있고 다양한 정보, 쌍방향 소통이 숨쉬는 다음뉴스를 만나보세요. 다음뉴스는 국내외 주요이슈와 실시간 속보, 문화생활 및 다양한 분야의 뉴스를 입체적으로 전달하고 있습니다.
[아시아경제 김봉수 기자] 스마트폰 안에 있는 첨단 센서 가운데 하나인 홀센서는 정밀하게 자기장의 크기를 측정해 방향을 알려주거나 정해진 경로로 로봇을 이동할 때 쓴다. 국내 연구진이 자성체 양자나노구조에서 홀센서를 양자정보에 활용할 수 있는 위상홀효과를 발견했다.
14일 한국연구재단에 따르면 천승현·김건 세종대 교수, 박성균 부산대 교수 공동 연구팀이 강자성체-반강자성체 이중층에서 스커미온(skyrmion)과 같은 특이한 스핀분포의 상징인 위상홀효과를 발견했다고 밝혔다. 스커미온이란 스핀이 소용돌이 모양으로 휘감아진 덩어리. 1, 0, -1 등의 위상값을 갖고 있어 데이터의 기본 단위로 쓸 수 있으며, 크기가 아주 작고 안정적이어서 전력소모가 거의 없다.
최근 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅 소자의 핵심기술로 각광받고 있는 양자 스핀 구조체인 ‘스커미온’은 가상의 자기장에 의한 ‘위상홀효과’라는 독특한 현상을 보이는데, 역으로 위상홀효과의 발견은 이와 같은 스커미온의 존재를 미리 알려주기도 한다. 기존에는 중금속인 백금이나 위상부도체처럼 큰 스핀-궤도 결합력을 가진 물질과 강자성체의 조합에서만 위상홀효과가 발견됐다. 스커미온의 위상 특성을 이용한 인공지능 소자 발전이나 위상 양자컴퓨터의 개발을 위해서는 훨씬 넓은 범위로 확장 가능한 위상홀효과 연구가 필요했다.
연구팀은 원자층 단위로 물질을 쌓는 분자선속증착(MBE) 장비로 2차원 자성체에 대한 연구를 진행하던 중, 위상홀효과가 나타나는 새로운 메커니즘을 발견했다. 기판 위에 강자성체만 증착하면 기존에 알려진 이상홀효과가 보이는 반면, 반강자성체를 같이 증착할 경우 위상홀효과로 바뀌는 현상을 확인했다. 강자성체-반강자성체 이중층은 거대 자기저항 현상이나 컴퓨터 하드 디스크 드라이브 읽기헤드의 핵심 역할을 담당할 만큼 친숙한 나노구조이지만, 위상홀효과가 발견된 것은 처음이다.
천승현 교수는 “이번 연구 결과가 외부 환경 변화에 관계없이 안정적으로 보존되는 양자정보소자 연구에 실마리를 제공 할 수 있을 것”이라며 “후속 연구를 통해 2차원 자성체와 위상물질 결합을 시도하여 새로운 양자현상 발견 및 위상 양자컴퓨터 등으로의 활용 가능성을 기대한다”고 말했다.
이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 지난달 27일 온라인 게재되었다.
김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.
- 물축제 음란행위 남성 2명은 한국인…나라망신시키고 태국은 떠나 - 아시아경제
- 대학 나온 미모의 26세 女 "돼지 키우며 월 114만원 벌지만 행복" - 아시아경제
- "살 빼려고 맞았는데 아이가 생겼어요"…난리난 '오젬픽 베이비' - 아시아경제
- 일본인에 파마·커트 80만원 청구한 강남 미용실…누리꾼 갑론을박 - 아시아경제
- "길에 취객 있다는 신고 제발 하지 마"…현직 경찰 호소 - 아시아경제
- 매번 남편에 '돈 돈 돈'하던 시어머니…"친정도 똑같이 해야죠" 며느리 반격 - 아시아경제
- "샤넬백 200만원 더 싸다"…값 안올리니 '원정쇼핑 성지'된 이 나라 - 아시아경제
- 배우 주선옥, 연극 연습 도중 쓰러져…3명에 새 삶 주고 떠났다 - 아시아경제
- "죽일까" "그래"…파주 호텔 사망사건 남성들의 '섬뜩한 대화' - 아시아경제
- 낮잠안잔다며 1살 아이 숨지게 한 원장, 또 다른 학대로 추가 실형 - 아시아경제