스핀 소용돌이서 발생하는 '카오스 현상' 첫 규명

DGIST·UNIST 공동 연구진 성과, D램보다 빠른 메모리 개발 청신호

DGIST 임미영 교수

대구경북과학기술원(DGIST)과 울산과학기술대학교(UNIST) 연구팀이 나노 크기의 자성체에 형성된 스핀 소용돌이에서 발생하는 카오스(혼돈) 현상을 규명하는 성과를 올렸다.

17일 DGIST에 따르면 DGIST 임미영(신물질과학전공) 교수와 UNIST 이기석 교수가 주도하고, DGIST 홍정일(신물질과학전공) 교수가 참여한 공동 연구진이 스핀트로닉스(Spintronics'전자의 자기적 특성을 의미하는 '스핀'(Spin)과 '전자공학'(Electronics)을 합성해 일컫는 새로운 정보기술)의 기반이 되는 나노 크기의 자성체 배열에서 발생하는 카오스 현상을 규명했다고 밝혔다.

전 세계적으로 스핀트로닉스 기술에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있지만 나노 자성체 배열 안에서 형성되는 스핀 소용돌이의 형성 과정에 대한 물리적 근원은 밝혀지지 않았다.

임 교수 연구팀은 방사광 가속기 현미경 실험과 시뮬레이션을 통해 나노 자성체 배열에서 초기의 미세한 차이가 엄청나게 다른 결과를 가져올 수 있다는 카오스 현상이 적용된다는 사실을 증명했다. 또한 여러 개의 나노 자성체를 배열한 실험에서 나노 자성체 사이의 간격을 조정하면 스핀 방향이 시계 방향 혹은 반시계 방향을 나타낸다는 사실도 밝혀냈다.

미국 로렌스버클리국립연구소(LBNL)에서 연구 중인 임미영 교수는 "스핀트로닉스 소자 기술을 완성하기 위해서는 나노 자성체 배열에서 발생하는 스핀 소용돌이의 정밀한 제어가 필수적"이라며 "이번 연구를 통해 메모리 반도체 D램보다 훨씬 빠르고 효율적인 차세대 메모리 개발을 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구 성과는 세계적 과학기술 전문저널인 '네이처 커뮤니케이션즈'지 온라인판에 17일 게재됐다.