GIST, 미래소재 활용 기대 '반데르발스 물질' 대칭 조절 가능성 최초로 밝혀

GIST-서울대 연구진, '철 빈자리' 통해 물의 대칭성 조절하는 새로운 경로 확인

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 광주과학기술원(GIST)은 물리‧광과학과 이종석 교수와 서울대학교 물리천문학부 박제근 교수 연구팀이 반데르발스 물질인 'Fe3GeTe2'에서 원자 빈자리를 이용해 물질의 대칭 조절이 가능하다는 것을 처음으로 확인했다고 25일 밝혔다.

반데르발스 물질계는 인접층 사이의 약한 결합력으로 인해 2차원 물리현상을 살펴볼 수 있을 뿐만 아니라 양자전도 현상, 강유전성, 자성 등 다양한 물성을 기반으로 한 전자소자로서 활용될 수 있다.

특히 다양한 성질의 여러 물질을 원자층 단위로 층층이 쌓아 다기능성 나노소자를 구현할 수 있기 때문에 전자 대신 스핀을 활용하는 기술인 미래 스핀트로닉스 소재의 후보 물질로 활발히 연구되고 있다.

연구팀은 철 빈자리 양을 조절한 'Fe3GeTe2'에서 반전 대칭성 깨짐 정도에 비례하는 이차 고조파 신호가 철 빈자리 양이 증가함에 따라 크게 증가한다는 사실을 확인, 철 빈자리에 의해 반전 대칭성이 깨질 수 있다는 것을 검증했다.

연구팀은 또 공간군 분석을 통해 나사축 대칭성이 파괴되어 전체 구조의 반전 대칭성이 깨진다는 것을 규명했다.

이는 'Fe3GeTe2'와 유사한 층상 구조를 가지는 다양한 물질군에서 불순물을 통한 반전 대칭성 조절이 가능함을 시사한다.

이종석 교수는 "이번 연구 성과는 원자 빈자리를 통해 물질의 반전 대칭성을 조절할 수 있다는 새로운 접근법을 제시했다"며 "향후 물리학 및 스핀트로닉스 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 했다.

연구결과는 재료과학 기초 및 응용 연구 분야의 세계적인 학술지 '어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)'에 2023년 12월 31일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr

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