DGIST 연구팀이 나노 크기의 자성체 배열 속에 형성된 스핀 소용돌이에서 발견한 ´카오스 현상´/사진제공=DGIST© News1

대구경북과학기술원(DGIST)과 울산과학기술대(UNIST) 연구팀이 나노 크기의 자성체 배열에 형성된 스핀 소용돌이에서 '카오스(CHAOS·혼돈) 현상'을 발견했다.17일 DGIST에 따르면 신물질과학전공 임미영·홍정일 교수와 UNIST 이기석 교수가 참여한 공동 연구진이 스핀트로닉스(Spintronics)의 기반이 되는 나노 크기의 자성체 배열에서 발생한 카오스 현상을 규명했다.

임 교수 연구팀은 방사광 가속기 현미경 실험과 시뮬레이션을 통해 '나노 자성체 배열에서 스핀 방향이 결정되는데, 초기의 미세한 차이가 엄청나게 다른 결과를 가져올 수 있다'는 카오스 현상을 증명해 냈다.

또 여러개의 나노 자성체를 배열한 실험에서 나노 자성체 사이의 간격을 조정하면 스핀 방향이 시계 방향이나 반시계 반향을 나타낸다는 사실도 밝혀졌다.

세계적으로 스핀트로닉스 기술에 대한 연구는 활발히 진행되고 있지만 나노 자성체 배열 안에서 형성되는 스핀 소용돌이 구조와 스커미온(스핀 소용돌이와 비슷한 스핀 구조) 형성 과정에 대한 물리적 근원은 아직 밝혀지지 않았다.스핀트로닉스는 전자의 자기적 특성을 의미하는 스핀(spin)과 전자공학(electronics)을 합성한 말로 전자의 전하 보다는 전자의 자성을 구분해 하나의 신호로 활용하는 새로운 정보기술이다.

미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL)에서 연구 중인 임미영 교수는 "스핀트로닉스 소자 기술을 완성하기 위해서는 나노 자성체 배열에서 발생하는 스핀 소용돌이의 정밀한 제어가 필수적"이라며 "이 연구가 메모리 반도체 D램 보다 훨씬 빠르고 효율적인 차세대 메모리 개발을 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 세계적 과학기술 전문저널인 '네이처 커뮤니케이션즈'지의 17일자 온라인판에 소개됐다.


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