표준연, 컴퓨터 시뮬레이션으로 신물질 자성 원리 밝혀

펨토초 영역에서 일어나는 '훈트금속'의 스핀요동 현상 관찰

한국표준과학연구원(KRISS)은 첨단측정장비연구소 문창연 책임연구원이 신물질로 주목받는 훈트금속에서 자성이 생기는 원리를 규명했다고 22일 밝혔다.

훈트금속은 전자 간 거리가 매우 가까워 한 전자 움직임이 인접한 전자들의 움직임에 큰 영향을 주는 ‘강상관계 물질’의 일종이다.

전기저항 없이 전류가 흐르는 초전도 현상을 나타내거나 외부 조건의 미세한 변화에도 물성이 크게 바뀐다.

기존 반도체 소재를 뛰어넘는 응용 가능성으로 주목받고 있다.

훈트금속에서는 전자스핀이 시간에 따라 무작위로 방향을 바꾸는 스핀 요동 현상이 일어난다.

문창연 책임연구원은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용, 펨토(1천조분의 1)초 영역의 매우 짧은 시간대에서 일어나는 스핀 요동 현상을 관찰하는 데 성공했다.

전자 간 복잡한 상호작용을 효과적으로 모사할 수 있는 이론적 방법을 적용해 훈트금속에서 자성이 생기는 원리도 밝혔다.

전자스핀 방향이 변하는 빈도에 따라 자성의 크기가 크게 달라지는 것도 발견했다.

문창연 연구원은 “초전도 기술의 상온 구현, 전도체와 절연체 간 전이 현상을 이용한 새로운 전자소자 연구 등에 폭넓게 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다.

연구 성과를 담은 논문은 지난 1일 네이처 파트너 저널 ‘엔피제이 컴퓨테이셔널 머티리얼스'(npj Computational Materials) 온라인판에 실렸다.

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