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KAIST, 세계물리학계 20년난제 해결

최종수정 2007.07.16 08:19 기사입력 2007.07.16 08:16

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신성철.류광수팀 `자구벽 구조의 거듭제곱법칙 영향' 규명

국내 과학자들이 세계 물리학계가 20년간 고민해 왔던 `같은 차원의 자성체에서 거듭제곱법칙(power law) 분포지수가 왜 다양한 값을 갖는지'에 대한 해답을 찾아냈다.

16일 KAIST(한국과학기술원)에 따르면 이 대학 물리학과 신성철(55) 교수와 류광수(30) 박사팀이 자구벽 미세구조 변화가 거듭제곱법칙에 미치는 영향을 세계 최초로 규명해 냈다.

이들 교수팀의 연구 결과는 세계적 학술지인 `네이처 피직스'(Nature Physics)의 16일자 인터넷판에 게재됐다. 또한 물리분야의 획기적 발견을 소개하는 본지 `NEWS & VIEWS'란에 해설기사로 실렸다.

연구팀에 따르면 물리학계에서 1980년대 밝혀낸 '거듭제곱법칙'이 있다.

이는 지진의 강도와 빈도, 병원에서 기다리는 시간과 빈도 등과 같이 피상적으로 불규칙해 보이는 자연 및 사회현상도 상관관계가 있고 이 상관관계를 한 가지 법칙으로 설명할 수 있음을 일컫는다.

이같은 법칙은 자성체에도 존재한다. 이는1919년 독일의 물리학자 박크하우젠(Barkhausen)이 처음 발견했으며, 박사의 이름을 따 `박크하우젠 잡음현상'이라 한다.

이 현상은 자성체를 이용한 스핀트로닉스 기술 구현시 잡음을 만드는 근원적 원인으로 지목돼 왔다.

그간 물리학계에서 20년간 `거듭제곱법칙 분포지수가 같은 차원의 자성체에서 왜 다양한 값을 갖는지' 밝혀지지 않고 미해결과제로 남아있었다.

이번에 카이스트 연구팀은 특수 기능의 `광자기 현미경'을 사용해 자구벽의 미세구조 변화가 거듭제곱법칙 분포지수 변화에 결정적 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.

또한 연구팀은 망간아세나이드(MnAs) 자성 박막의 온도를 변화시켜 자구벽(상이한 자화방향의 두 자기구역 사이 경계면) 구조가 변하는 것을 실시간 관찰했다.

"실제로 온도가 섭씨 20도에서 35도로 상승하는 과정에서 자구벽 구조가 톱니 모양에서 평평한 모양으로 민감하게 변화했다"고 연구팀은 설명했다.

이같은 연구 성과는 지난 20년간 박크하우젠 잡음현상 연구에서 미해결 과제로 남았던 의문점을 확실히 규명한 것으로 학계에서 높게 평가되고 있다.

한편  연구팀의 신성철 교수는 자성 분야 최대 학회로 오는 11월 미국 플로리다에서 열리는 `자성 및 자성체학회'(MMM)에 초청 연사로 참석, 이번 연구 성과를 직접 소개할 예정이다.

김수희 기자 suheelove@newsva.co.kr
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