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. 당진시 파견 충남 공무원, 농가보조금 약 12억 원 횡령…충남도, "엄정 조치할 것"
  2. 대전시 감사위 ‘트램 개통 지연’ 감사 착수
  3. 음성군, '2026 음성청결고추 직거래장터' 12일 개장
  4. 충남 송전탑 백지화 대책위 "수도권 충당 위한 충남 내 송전탑 추가 건설, 결사반대"
  5. 대전중수청 이전 이제부터가 관건… 내년 ‘신청사 예산’ 확보해야
  1. 반복되는 대전 산업현장 추락사...현장 안전관리 '경고등'
  2. 교실 밖에서도 수능시계는 간다… 마지막 선택형 수능 D-100
  3. KAIST 배충식 신임총장 "과학기술 심장에서 국가 균형 성장의 핵심 역할"
  4. 생명공학연구원, 질병저항성 유전자변형 고교생 토론대회 성료
  5. 충남신보, 천안-아산 소상공인에 특례보증 지원

헤드라인 뉴스


[기획]"지역 무대 서는 건 꿈도 못꿔" 원정공연 떠나는 예술 꿈나무들

[기획]"지역 무대 서는 건 꿈도 못꿔" 원정공연 떠나는 예술 꿈나무들

'문화예술 도시 세종'을 향한 청사진은 화려하지만, 현실은 녹록지 않다. 지역 예술 꿈나무들은 설 무대를 찾지 못해 인근 타 도시로 향하고, 시민들은 문화공연을 즐길 시설이 부족해 문화 향유에 목말라 있다. 여기에 재정난으로 주요 문화시설 건립까지 지연되면서, 세종의 문화예술 인프라가 도시의 성장 속도를 따라가지 못하고 있다는 지적이 나온다. 세종은 언제쯤 행정수도를 넘어 시민 누구나 문화를 누리고 예술가가 지역에서 꿈을 펼칠 수 있는 도시로 나아갈 수 있을까. 세종 문화예술 인프라의 현주소와 과제를 3차례에 걸쳐 들여다본다. <편..

대전시 3칸 굴절버스 도입 백지화…"업체 계약해지"
대전시 3칸 굴절버스 도입 백지화…"업체 계약해지"

대전시가 11일 민선 8기 시절 신교통수단으로 검토됐으나 수입대행사 납품 문제에 발목 잡힌 3칸 굴절버스 도입을 백지화 했다. 허태정 시장이 이날 시청에서 주재한 확대간부회의에서 업체 계약 해지를 절차를 밟기로 최종 결정한 데 따른 것이다. 이처럼 결정한 이유는 시범사업을 위해 업체에 선급금 72억이 지급 됐지만, 계약한 3대 중 2대가 기한 내 납품이 이뤄지지 못한 데다 1대 역시 차량 소유권 이전 문제에 운행이 어렵게 됐기 때문이다. 허 시장은 "계약 해지와 예산 손실 규모, 책임 소재를 명확히 따져 철저한 후속대책을 마련하라"..

이재명 정부, 정부세종청사 중심 `국정 운영` 연착륙 안되나
이재명 정부, 정부세종청사 중심 '국정 운영' 연착륙 안되나

어린 아이부터 성인 그리고 정치·경제·사회·교육·문화 인사들까지 모두가 인서울(In-Seoul)을 바라보고 있는 대한민국. 수도권 공화국의 철옹성은 이재명 정부 들어 조금씩 허물어질 수 있을 것인가. 빛바랜 국가균형발전과 수도권 과밀 해소, 지방분권 가치가 새 정부의 국가균형성장 모토 아래 새로이 발현될 수 있을까. 2029년 8월 대통령 세종 집무실 완공과 청와대를 벗어난 집무 약속이 드라마틱한 반전의 신호탄을 쏘아 올릴지 주목된다. 그간의 과정과 흐름, 대통령 발언들을 놓고 보면, 새로운 시대의 도래란 희망을 갖게 한다. 이 대..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 폭염에 농작물도 피해 폭염에 농작물도 피해

  • 중장년 재취업을 향한 열기 중장년 재취업을 향한 열기

  • ‘에어컨 파워냉방으로 틀었음’ ‘에어컨 파워냉방으로 틀었음’

  • 광복절 앞 태극기 나눔 광복절 앞 태극기 나눔