울산과기원, 특이한 전류 흐름 규명…"자성 소재 응용 기대"

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 기존에 보기 어려웠던 특이한 전류 흐름 현상을 발견하고, 그 이유를 규명하는 데 성공했다.

유정우 신소재공학부 교수팀은 서로 다른 물질이 결합한 이종접합 소재에 외부 자기장을 걸어주자 한 방향으로만 전류가 더 잘 흐르는 정류작용이 나타난다는 점을 발견했다고 15일 밝혔다.

정류작용은 전압을 걸어주는 방향에 따라 전류가 잘 흐르는 정도가 달라지는 성질을 말한다.

이종접합 소재는 맞닿은 면(계면)을 기준으로 '공간 반전 대칭성'이 깨져 있다.

일반적으로는 공간 축을 기준으로 뒤집어도 거울에서 대칭되듯 변화가 나타나지 않아야 하는데, 서로 다른 물질이 맞붙으면 이 성질이 어긋나는 것이다.

특히 물질의 공간 반전 대칭성이 무너지면 전자의 운동량과 스핀이 서로 속박되는데, 이때 자기장을 걸어주면 '시간 반전 대칭성(시간 흐름을 거꾸로 했을 때 나타나는 물리 법칙의 대칭성)'도 함께 붕괴하면서 전자구조의 대칭성이 무너진다.

연구진은 자기장을 걸어 소재에서 전류가 흐르는 방향을 제어할 수 있다는 것을 증명한 것이다.

유 교수는 "구조적으로 반전 대칭성이 깨진 이종접합 계면에서 외부 자기장에 의해 전류의 흐름이 '비상반적'으로 나타날 수 있음을 규명했다"면서 "자기장에 따라 정류회로 방향 제어가 가능하므로, 자성 메모리나 논리소자 등 자성 소재 분야에 적용이 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 자연과학 분야 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 게재됐다.

/연합뉴스