고려려 이경진 교수 연구팀, 스핀파감쇄 조절원리 증명

고려대학교는 이경진 신소재공학과 교수 연구팀이 세계 최초로 전류를 이용해 스핀파(spin-wave)를 줄여없애는 과정을 조절할 수 있는 원리를 이론적으로 증명하는데 성공했다고 26일 밝혔다.이번 연구 결과는 ‘네이처 아시아 머티리얼즈(Nature Asia-Materials)‘지 온라인판에 최근 소개됐다.

스핀파란 자연계에 일반적으로 존재하는 물결파처럼 자성체를 구성하는 작은 자석(스핀)들의 방향이 공간적인 분포를 갖음으로써 형성되는 스핀 물결파를 의미한다.이 스핀파를 이용한 스핀트로닉스 소자는 직접적인 물질(전자) 이동이 없는 저전력 소자로 정보를 빠르게 전송할 수 있다는 장점 때문에 새로운 논리소자 및 기존 전자소자들 간의 새로운 정보전송 방식으로 세계 여러 연구그룹에서 활발한 연구가 진행되고 있다.

연구팀은 자기 나노선에 스핀파를 발생시킨 상황에서 전류를 주입할 때 발생하는 스핀전달토크(자성체에 전류를 주입해 자성체 스핀의 방향을 조절할 수 있는 물리현상)가 스핀파를 어떻게 변화시키는지에 대한 연구를 수행했다.

기존의 스핀파를 이용한 소자는 빠른 감쇄 특성(스핀파의 크기가 주변 환경과의 상호작용으로 인해 빠르게 감소하는 현상)으로 인해 응용 가능성이 많은 제한을 받아왔다.연구팀은 스핀파에 전류를 직접 주입하면서 발생하는 스핀전달토크 현상을 이용하면 스핀파의 감쇄를 막을 수 있다는 것을 밝혔다.특히 스핀전달토크 현상이 극대화되는 재료 및 구조를 이용해 스핀파의 증폭이 가능함을 이론적으로 규명했다.

이 교수는 “이번 연구결과는 스핀트로닉스 소자의 가장 큰 걸림돌이었던 스핀파 감쇄현상을 조절할 수 있는 이론적 근거를 찾았다는데 의미가 있다”고 말했다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com