부도체 물질에 진동 유발해 자석 만드는 방법 찾았다
UNIST 박노정 교수팀, 전자의 스핀 조절로 자성 형성 증명
(울산=연합뉴스) 장영은 기자 = 국내 연구진이 부도체 물질에 진동을 유발해 자기장을 발생시키는 방법을 찾아냈다.
유니스트(UNIST)는 자연과학부 박노정 교수팀이 자기적 성질을 띠지 않는 물질로부터 자기장을 발생시키고 자석으로 만드는 방법을 최신 계산방법으로 증명했다고 28일 밝혔다.
이는 적외선으로 포논(phonon)을 생성해 전자의 움직임에 영향을 주는 방식이다. 포논은 고체 속을 흐르는 진동(소리) 입자다.
포논이 생기면 원자가 춤추듯 진동한다.
박 교수는 "모든 물질은 스핀이라는 '자석의 씨앗'을 갖는데, 스핀 방향을 나란히 정렬하면 자성을 띠게 할 수 있다"며 "자기장이나 빛으로 직접 스핀을 조절하는 연구도 있었지만, 이번 연구에서는 원자를 춤추게 하는 간접 방법으로 전자의 스핀 방향을 정렬시킬 수 있음을 증명했다"고 밝혔다.
연구진은 이차원 반도체 물질인 몰리브덴황(MoS₂)을 자석으로 만드는 데 적외선을 적용했다.
적외선 영향으로 황 원자는 한 방향으로 회전운동을 하게 되고, 결국 전자의 스핀 방향을 정렬시켜 몰리브덴황이 자성을 띠게 만드는 원리다.
한 방향으로 회전하는 원자가 자기장과 같은 역할을 했다.
이번 연구로 적외선처럼 에너지가 낮은 파장의 빛으로 전자의 스핀을 조절할 수 있다는 것도 입증됐다.
박 교수는 "전자의 스핀으로 신호를 만들면 전자를 직접 이동시키는 것보다 연산속도가 빠르고 저장용량이 크며 에너지 소비도 적은 전자소자를 만들 수 있다"고 설명했다.
young@yna.co.kr
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