양자역학적 스핀 펌핑 현상 실험 첫 입증…네이처 게재 성과
(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 8월 수상자로 정명화 서강대 물리학과 교수를 선정했다고 6일 밝혔다.
정 교수는 세계 최초로 양자역학적 스핀(전자가 자기장에 의해 회전 운동을 하는 현상) 펌핑 현상을 실험적으로 입증해 스핀트로닉스 기술 실용 가능성을 확장하고 차세대 양자소자 및 스핀 기반 반도체 기술에 기여한 공로를 인정받았다.
전자기기에 필수인 전자 이동은 물질 내부 원자와 충돌해 열이 발생하며 에너지 소모와 소자 효율을 떨어지는 문제를 동반한다.
이를 해소하기 위해 최근에는 전자 이동 없이 스핀 에너지를 자성체에서 비자성체로 전달하는 스핀 전류와 이를 생성하는 스핀 펌핑 방식 연구가 활발하다.
하지만 기존 고전역학 스핀 펌핑은 물체 회전축이 원형 궤도를 따라 움직이는 세차운동을 기반으로 전류를 생성해 에너지 효율이 제한적이었다.
정 교수는 스핀 방향이 고정된 상태에서 스핀 크기가 변화할 때 전류가 발생하는 양자역학적 스핀 펌핑 현상에 주목해 이를 통해 생성되는 스핀 전류가 세차운동 대비 클 것으로 예측했다.
정 교수는 철과 로듐 기반 자성 박막을 제작하고 양자역학적 방법으로 기존 방식보다 10배 이상 큰 스핀 전류를 만들어냄으로써 이를 입증했다.
특이 극저온 환경에서 주로 관측되는 양자역학적 현상을 상온에서도 구현해 효율 좋은 스핀 전류를 만들 수 있음을 입증했다.
이 연구 결과는 지난 1월 국제학술지 '네이처'에 발표됐다.
정 교수는 "스핀트로닉스 기술의 진보는 물론 에너지 효율이 높은 저전력 소자 개발의 기반을 마련함으로써 차세대 양자소자 기술의 활용 가능성을 확장했다는 점에서 큰 의미가 있다"고 말했다.
이어 그는 "기초연구는 답이 없는 길을 찾아가는 과정"이라며 후배 연구자들에게 실패하더라도 포기하지 않고 계속 도전하는 마음과 행동을 당부했다.
shjo@yna.co.kr
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