상온서 양자역학 ‘스핀 펌핑’ 현상, 세계 첫 발견

차준홍 기자

국내 연구진이 양자역학을 활용해 기존 반도체 한계 극복의 가능성을 제시했다. 차세대 반도체로 불리는 ‘자성 반도체’ 개발에 한 발 더 다가간 연구결과라는 평가다. 주인공은 이경진 KAIST 물리학과 교수와 김갑진 물리학과 교수, 정명화 서강대 물리학과 교수 등 공동 연구팀이다. 30일 과학기술정보통신부에 따르면 이들은 양자역학의 ‘스핀 펌핑’이라는 현상에 착안해 기존보다 10배 이상 강한 전류를 만들어냈다. 상온에서 이 현상을 발견한 건 세계 최초다.

전자는 전기적 성질인 전하, 자기적 성질인 스핀을 동시에 갖고 있는데 스핀 전류가 훨씬 더 효율이 높지만 지금까지의 기술로는 출력이 약해 활용도가 떨어졌다. 그런데 이번 한국 연구진이 출력을 10배 이상 끌어올린 것이다. 과기정통부 기초연구사업 등 지원으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 네이처에 30일 게재됐다. 이경진 교수는 중앙일보와 전화 인터뷰에서 “스핀을 활용한 반도체 시장은 아직 작지만 앞으로 발전 가능성이 있다”며 “양자역학적 스핀 펌핑 현상은 20년 전부터 논의돼왔고, 나도 궁금했던 질문이라 이번 연구가 개인적으로도 의미가 있다”고 말했다. 이 교수는 2022년 미국 물리학회 석학회원(fellow)으로 선정됐다. 5만명이 넘는 미 물리학회 회원 중 탁월한 업적을 이룬 0.5% 이내 회원들만 뽑힌다.

김남영 기자 kim.namyoung3@joongang.co.kr