민감도 강한 '자성 스마트폰' 탄생할까

국내연구진, 자성 스마트폰 가능케 하는 새로운 소자 구현

[아시아경제 정종오 기자]자성 스마트폰과 양자 컴퓨터 개발에 중요한 '스핀-역학적 셔틀 소자' 구현이 가능해 질 것으로 전망된다. 자성 스마트폰은 새로운 자성 셔틀 소자를 이용한 스마트폰을 말하며 약한 외부자기장에 대해 높은 민감도(high sensitivity)를 갖는 새로운 개념의 스마트폰이다.

국내 연구진이 나노 크기의 자성체 전극들 사이에 움직이는 양자점(quantum dot shuttle)이 있을 때 이 양자점이 갖는 스핀이 외부 자기장에 의해 방향이 반대로 되면서 한쪽 전극에서 반대쪽 전극으로 단일 전자를 전달시키는 '스핀-역학적 셔틀 소자' 구현이 가능함을 이론적으로 규명했다.

스핀-역학적 셔틀 소자(spintro-mechanical shuttle device)는 나노 간격의 강자성 전극 사이에 위치해 움직이고 있는 양자점의 스핀 방향이 외부 자기장에 의해 반대로 바뀌면서 마치 셔틀 버스처럼 한쪽 강자성 전극에서 방출된 단일 전자들이 움직이는 양자점에 담아 다른 쪽 강자성 전극으로 실어 나르는 현상을 말한다.

이번 연구는 서울대 박영우 교수 연구진과 스웨덴 예테보리 대학의 매츠 죤슨 교수(전 노벨 물리학상 심사위원 및 위원장 역임) 연구진이 공동으로 수행했다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 해외우수연구기관유치사업의 지원을 받아 이뤄졌고 연구결과는 미국물리학회에서 발간하는 저명한 과학 전문지인 '피지칼리뷰레터스 (Physical Review Letters)' 3월21일자 온라인판(논문명 Single-Electron Shuttle Based on Electron Spin)에 실렸다.

박 교수는 "이번 연구결과는 새로운 자성 양자 소자 개발 가능성을 제시한 것"이라며 "현재 스마트폰 등에 사용되고 있는 금속 릴레이 스위치를 가벼운 탄소나노튜브나 그래핀을 사용한 전기역학적 소자로 대체할 수 있고 이번 연구에서 이론적으로 규명한 자성 셔틀 소자로 대체함으로써 획기적으로 새로운 기능을 갖춘 세계 최초의 자성 스마트폰 개발이나 양자컴퓨터 개발에 도움을 줄 수 있다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr