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. 원성수 전 총장, 세종교육감 6인 구도서 빠지나
  2. "실종문자가 계속 와요"… 실종신고 증가에 생활치안 문제 없나
  3. 쏟아지는 교권회복 공약… 후보별 해법은
  4. 어린이날 대전 홈경기 가봤더니… 대전하나시티즌 vs 인천 유나이티드 직관 브이로그!
  5. 대전 서구 도마변동 4구역 관리처분인가 접수 위한 총회 연다
  1. 일반인도 AI 전문 인재로…정부 인공지능 인재 육성책 지역에도 확산
  2. 건보공단 대전·세종·충청본부, 치매가족 힐링 프로그램 운영
  3. '7천피도 넘겼다' 새 역사 쓴 코스피… 코스닥, 지역 상장사는 소외
  4. 시민 눈높이 설치 불법 현수막 ‘위험천만’
  5. 대전 7개 대학 총학생회 연합 '허브' 16일 대전시장 후보자들에 정책제안

헤드라인 뉴스


지역균형발전 담은 헌법 개정안, `반대` 내건 국힘 불참으로 무산

지역균형발전 담은 헌법 개정안, '반대' 내건 국힘 불참으로 무산

지역균형발전 등을 담은 제10차 헌법 개정안이 7일 국회 본회의에 상정됐지만, 의결 정족수를 채우지 못해 처리가 무산됐다. 반대 당론을 내건 국민의힘이 본회의 불참 후 자체 의원총회를 진행하고, 발의에 참여한 개혁신당 역시 '표결 강행'을 이유로 참석하지 않았기 때문이다. 우원식 국회의장은 이날 오후 2시 25분 전후 제10차 헌법 개정안을 상정했다. 개정안은 더불어민주당 160명 전원과 조국혁신당 12명, 진보당 4명, 개혁신당 3명, 기본소득당 1명, 사회민주당 1명, 무소속 6명 등 187명의 의원이 발의한 것으로, 주요 내용..

“아이가 먼저 구명조끼부터 챙겨요”…대전교육청 생존수영 교육 `눈길`
“아이가 먼저 구명조끼부터 챙겨요”…대전교육청 생존수영 교육 '눈길'

학생들의 건강한 성장과 안전한 학교생활을 위한 체육교육의 역할이 중요해지고 있다. 이에 대전교육청은 학생들의 생명과 안전을 지키기 위한 실천형 안전교육을 진행해왔다. 특히 학생들은 생존수영 교육을 통해 물에 적응하고 생존 뜨기와 구조 요청 방법, 구명조끼 활용 등 실제 위험 상황에 필요한 대응력을 체험 중심으로 배우며 스스로 지키는 힘을 키우고 있다. 체육 전공을 희망하는 학생들의 사교육 부담을 줄이기 위한 방과후학교 프로그램도 최근 큰 호응을 얻고 있다. 올해 학교 유휴교실을 체육활동 공간으로 조성하는 '드림핏(Dream Fit)..

하반기 심의로 미뤄진 `행정수도특별법`… 통과 전략이 관건
하반기 심의로 미뤄진 '행정수도특별법'… 통과 전략이 관건

세종 행정수도 완성을 위한 '행정수도특별법'이 올해 하반기 정기 국회 문턱을 넘어 현실화할 수 있을지 실행 전략이 중요해지고 있다. 7일 상임위 재심의에 앞서 열린 전문가 공청회에선 특별법 제정을 통한 정면돌파로 의견이 모였으나 법안 명칭부터 헌법재판소의 위헌 요소 분리, 국민투표 필요성 등 다양한 방법론도 제시됐다. 지난해부터 차례로 발의된 행정수도특별법 5건은 이날 국회 공청회를 거친 데 이어 국토교통위원회 법안심사소위원회 상정을 다시 앞두게 됐다. 앞서 특별법은 지난 3월 말부터 두 차례 소위에 상정됐지만 후순위로 안건이 배정..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 유성온천 문화축제 준비 ‘이상무’ 유성온천 문화축제 준비 ‘이상무’

  • ‘공정선거 함께해요’ ‘공정선거 함께해요’

  • 시민 눈높이 설치 불법 현수막 ‘위험천만’ 시민 눈높이 설치 불법 현수막 ‘위험천만’

  • ‘과학과 나무랑 놀자’…유성 어린이 한마당 행사 성료 ‘과학과 나무랑 놀자’…유성 어린이 한마당 행사 성료