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. 대전 서구 중학교서 1학년 학생 3층서 추락… 병원 이송
  2. '아산페이'구매, 보유 한도 개편
  3. 충남대·공주대 통합, 최종 절차 본격화
  4. 전국 각지서 대전으로…‘빵박 2일’ 성료
  5. 정명석 성범죄 돕고 고소 막은 JMS 간부 4명… 최대 징역 3년 6개월 구형
  1. 세종에 '국립여성사박물관' 건립… 행정수도 기관 이전 '촉매제' 되나
  2. 대전시체육회 사무처장 인선에 또 ‘정치권 외풍’ 우려
  3. 채혈부터 블랙박스까지… 경찰 증거수집 절차 잇단 제동
  4. 대전교육공무직노조 "초등학교 교장 노조간부 폭행"…교장 "사실 아니다"
  5. 충남경찰 중 실종 전담인력 17명뿐… “경찰 인력 확충·지자체 공조 필요”

헤드라인 뉴스


실종신고 매년 수천건인데… 충남경찰 전담인력 17명뿐

실종신고 매년 수천건인데… 충남경찰 전담인력 17명뿐

실종 신고가 매년 수천 건씩 접수되고 있지만 충남지역 15개 경찰서 중 실종 사건만을 전담하는 팀은 4곳, 인력은 17명에 불과한 것으로 나타났다. 나머지 경찰서는 일반 형사사건을 담당하는 형사팀이 실종 업무까지 병행하고 있어 초동대응의 전문성과 신속성을 높이기 위한 제도적 손질이 필요하다는 목소리가 나온다. 25일 충남경찰청에 따르면 지난해 지역 내 실종 신고 접수 건수는 3032건으로 2023년 3873건, 2024년 3148건보다 감소했다. 하지만 실종 신고 이후 발견되지 않아 사건이 종결되지 않은 미해제 건수는 2023년 1..

채혈부터 블랙박스까지… 경찰 증거수집 절차 잇단 제동
채혈부터 블랙박스까지… 경찰 증거수집 절차 잇단 제동

경찰이 범죄 혐의를 뒷받침할 핵심 증거를 확보하고도 수집 과정에서 적법절차를 지키지 않아 재판에서 사용하지 못하는 사례가 잇따르고 있다. 특히 최근 충청권에서 반복된 사례들이 음주단속과 교통사고 처리, 분실물 확인 등 일선 경찰관들이 일상적으로 접하는 업무에서 발생했다는 점에서 단순한 개별 사건으로만 보기 어렵다는 지적이 나온다. 여기에 최근 경찰의 이른바 '셀프 수사 종결' 논란까지 불거진 가운데 수사 권한과 책임이 커지는 만큼, 위법한 수사나 부실한 초동대응에 대해서는 명확한 책임을 묻는 제도적 장치를 강화해야 한다는 지적이 나..

수시 직전 9월 모평 졸업생 등 11만명 몰려… ‘N수생·사탐런’ 주목
수시 직전 9월 모평 졸업생 등 11만명 몰려… ‘N수생·사탐런’ 주목

2027학년도 대학수학능력시험(수능)의 가늠자가 될 9월 모의평가에 졸업생 등 수험생이 11만명 넘게 지원하며 역대 최대 규모를 기록했다. 자연계 수험생이 과탐 대신 사탐을 선택하는 '사탐런'도 역대 최대 수준으로 확산했다. 대전권 대학 수시모집 원서접수가 9월 7일 시작되는 가운데 지역 수험생들은 모평 가채점 결과로 수능최저 충족 가능성과 정시 지원선을 함께 따져야 할 것으로 보인다. 25일 한국교육과정평가원에 따르면 2027학년도 수능 9월 모평은 9월 2일 오전 8시 40분부터 전국 고등학교 2162곳과 지정학원 574곳에서..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘여러분의 새 출발을 응원합니다’ ‘여러분의 새 출발을 응원합니다’

  • ‘안전한 우리동네 자율방재단이 지킨다’ ‘안전한 우리동네 자율방재단이 지킨다’

  • 2027학년도 대학수학능력시험 원서 접수 시작 2027학년도 대학수학능력시험 원서 접수 시작

  • 호흡기 질환자 급증…‘건강 유의하세요’ 호흡기 질환자 급증…‘건강 유의하세요’