위상학적 전자상태와 강자성 지닌 새로운 물질 등장

  • 경제/과학
  • IT/과학

위상학적 전자상태와 강자성 지닌 새로운 물질 등장

철 기반 신물질로 스핀소자 활용 앞당길 듯

  • 승인 2018-07-24 12:00
  • 이해미 기자이해미 기자
철 원자로 만들어진 위상물질이자 강자성체인 Fe3GeTe2
철 원자로 만들어진 위상물질이자 강자성체인 Fe3GeTe2
위상학적 전자상태와 강자성을 동시에 갖는 물질이 등장했다.

스스로 자성을 띠면서도 선 형태의 위상학적 특이점을 갖는 위상 강자성체가 발견된 것은 이번이 처음이다.

기초과학연구원(IBS 원장 김두철) 원자제어 저차원 전자계 연구단 김준성 연구위원과 강상관계 물질 연구단의 양범정 연구위원, 막스플랑스 한국 포스텍 연구소 김규 박사를 비롯한 국내 공동 연구진이 철 기반의 Fe3GeTe2가 강자성과 위상성질을 동시에 가지는 물질임을 발견했다고 밝혔다.

위상물질의 특징은 뫼비우스 띠에 비유할 수 있다. 뫼비우스 띠를 아무리 변형시켜도 찢지 않으면 정상적인 띠로 만들 수 없는 것처럼 위상물질의 전자구조 역시 물질의 화학구조가 바뀌지 않는 한 계속 보존된다.

연구진이 합성한 Fe3GeTe2에서는 위상학적 특이점이 선(line) 형태로 길게 분포돼 있어 이 선을 따라 양자역학적 자기장이 크게 생긴다. 동시에 강자성체이기 때문에 전자의 스핀 방향이 대부분 한 쪽을 향해 있다. 외부의 자기장이 없어도 전자 각자의 스핀에 따라 다른 방향으로 휘어지는 이상 홀효과가 기존 강자성체보다 강하게 나타난다.

그간 많은 연구진이 보통의 강자성체에서 이상 홀효과를 관측했지만, 그 크기가 작았다. 이번 연구로 위상학적 상태와 강자성 모두 지닌 물질이 실제로 존재하며 양자역학적 자기장의 효과가 크고 안정적이라 강한 이상 홀효과를 관측할 수 있다는 사실을 확인했다.

공동 제 1저자인 김규 박사는 “위상학적 특성을 지닌 강자성체는 자연계에 많이 존재할 것으로 기대된다. 위상 강자성체인 Fe3GeTe2 이해를 통해 앞으로 더 강한 위상 특성을 가진 자성체를 발견할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

위상상태의 강한 이상홀 효과를 이용하면 스핀 전류 조절과 스핀 정보 전달 방법을 응용할 수 있어 스핀을 읽고 쓸 수 있는 미래형 정보소자 개발에도 큰 도움이 될 것으로 전망된다.
이해미 기자 ham7239@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. [르포] 트램 공사에 시민 불편 가중…경적·호루라기 뒤엉키고 민원 잇따라
  2. 대전시 문화예술 기관장 인사 '설왕설래'
  3. [편집국에서] 이러다간 둔산광역시 되겄슈
  4. [논산다문화] 논산시, 탑정호의 밤, 빛과 음악으로 물들다
  5. 외딴섬 '집현동'이 뜨겁다… 9월엔 세종 '공동캠퍼스' 축제로
  1. "횡단보도 하나 두고 탄방"… 둔산 14구역 '둔산동 편입' 움직임
  2. 괴산고추축제에 32만2천명 찾아···건고추 완판 12억 원 판매
  3. 대전시 李정부 첨단산업 정책 잇단 배제 위기감 고조
  4. 대전 갑천생태호수공원에 대형 꿈돌이·꿈순이 등장
  5. 대전시의회, 민인홍 인사청문회… '직무능력·전문성' 검증

헤드라인 뉴스


[기획-②] 산업은 변하는데 대전산단 입주 문턱은 그대로

[기획-②] 산업은 변하는데 대전산단 입주 문턱은 그대로

사업을 확장하지도, 나가지도 못한다. 입주를 희망하는 기업 역시 쉽게 들어갈 수 없다. 지역 산업의 기반이 돼야 할 산업단지가 입주업종 제한 규제로 기업의 이동과 성장을 되레 제약하고 있다. 반세기 넘게 지역 산업의 한 축을 담당해온 대전산업단지가 재생사업과 산업구조 변화가 맞물리면서 현행 규제가 기업 현실과 맞지 않는다는 목소리가 커지고 있다. 기존 기업은 사업을 계속하기 위해 이전·증설을 추진하지만 업종 제한 등에 막히고, 신규 기업은 입주를 희망해도 업종 제한이라는 문턱을 넘어야 한다. 기존 기업과 신규 업체가 처한 상황은 달..

7월 휴가 시즌에도 지갑 닫은 충청지역민... 대형마트 판매액 감소세 여전
7월 휴가 시즌에도 지갑 닫은 충청지역민... 대형마트 판매액 감소세 여전

어려운 경기 상황과 내수 부진으로 충청 지역민들의 지갑이 굳게 닫히고 있다. 가계 사정이 좋지 않을 때 가장 먼저 줄이는 게 먹거리인데, 휴가시즌이 시작된 7월에도 대형마트 소비액 마이너스 기조가 계속되면서 불황을 고스란히 드러내고 있다. 7일 한국은행 대전세종충남본부가 발표한 '최근 대전·세종·충남지역 실물경제 동향' 보고서에 따르면 7월 지역 대형마트 판매액 지수(매장면적 3000㎡ 이상)는 일제히 마이너스로 마감됐다. 지역별로 보면, 대전의 대형마트 판매액 지수는 1년 전보다 7.2% 하락했다. 6월 -14.6%를 기록하며 마..

사정교~한밭대교 도로개설사업 본격 추진... 남북축 연결 기대
사정교~한밭대교 도로개설사업 본격 추진... 남북축 연결 기대

대전 유등천변을 따라 남북축을 연결하는 간선도로망인 사정교~한밭대교 도로개설사업이 본격적으로 추진된다. 민선9기 출범 후 재정여건을 고려해 보류됐었지만, 사업의 필요성이 제기되면서 속도를 내게 됐다. 대전시는 7일 시청 중회의실에서 허태정 시장과 박용갑 국회의원, 시구 관계자 등 20여 명이 참석한 가운데 '사정교~한밭대교 도로개설사업 기본설계용역 착수보고회'를 열었다. '사정교~한밭대교 도로개설사업'은 중구 사정동 사정교에서 대덕구 오정동 한밭대교까지 연장 7.61km 구간에 왕복 4차로, 폭 20m 규모의 도로를 개설하는 사업으..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 가을 문턱…탐스럽게 익어가는 도깨비 박 가을 문턱…탐스럽게 익어가는 도깨비 박

  • ‘호르무즈 해협 한국군 파병 반대’ ‘호르무즈 해협 한국군 파병 반대’

  • 대전 갑천생태호수공원에 대형 꿈돌이·꿈순이 등장 대전 갑천생태호수공원에 대형 꿈돌이·꿈순이 등장

  • ‘운동하기 딱 좋은 날씨네’ ‘운동하기 딱 좋은 날씨네’