국내연구진, 전류 이용한 스핀파 감쇄 조절 원리 규명

국내연구진이 전류를 이용해 스핀파의 감쇄를 조절할 수 있는 원리를 이론적으로 규명했다.

교육과학기술부(장관 안병만)는 고려대 신소재공학과 이경진 교수팀이 세계 최초로 전류를 이용한 스핀파 감쇄 조절 원리를 규명했다고 27일 밝혔다. 이번 연구는 아시아-태평양 지역에서 연구된 재료분야 최고 논문들을 게재하는 '네이처 아시아 머티리얼즈(Nature Asia-Materials)' 온라인판 20일자에 소개됐다.

연구팀에 따르면 '스핀파(spin-wave)'는 자성체를 구성하고 있는 작은 자석들의 방향이 공간적인 분포를 갖는 것으로 인해 형성되는 물결파를 의미하고 스핀파 감쇄는 스핀파의 크기가 주변 환경과의 상호작용으로 빠르게 감소하는 현상을 말한다.

스핀파를 이용한 소자는 직접적인 물질 이동이 없는 저전력 소자이며 정보를 빠르게 전달할 수 있다는 장점 때문에 활발한 연구가 진행되고 있지만 스핀파의 감쇄특성으로 인해 그 응용 가능성은 제한을 받아왔다.

이경진 교수팀은 자기 나노선에 스핀파(spin-wave)를 발생시킨 상황에서 전류를 직접 주입할 때 스핀파의 거동이 어떻게 변하는지에 대한 이론적 연구를 수행했다. 연구결과 이 교수팀은 스핀파에 전류를 직접 주입하면 발생하는 '스핀전달토크(spin-transfer torque)' 현상을 이용해 스핀파의 감쇄를 막을 수 있으며 이 현상이 극대화되는 구조에서는 스핀파의 증폭이 가능함을 이론적으로 규명했다.

이경진 교수는 "이번 연구결과는 스핀파를 이용한 소자의 응용에 있어서 큰 걸림돌이었던 스핀파 감쇄현상을 조절할 수 있는 이론적 근거를 찾았다는데 의미가 있다"고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr