logo

korean english

게시판

Home > 게시판 > 공지사항

https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=95350


단일 원자층 정밀 제어를 통해 격자 떨림에 기반한

새로운 층간 교환 상호작용 제시

“격자의 떨림으로 전달되는 원거리 자기 결합”



물리학과 최우석 교수 연구팀(제1저자 정승교 연구원)이 단일 원자층(약 4옹스트롬 = 100억분의 4미터) 수준으로 정밀 조절된 인공 결정을 제작함으로써 격자의 떨림(포논)을 통해 전달되는 새로운 층간 교환 상호작용을 제시한 연구 결과를 발표했다.


얇은 두 자석 사이에 자성이 없는 얇은 도체를 끼워 넣으면 도체 내 자유전자에 의해 두 자석 사이의 층간 교환 상호작용이 발현된다. 이러한 상호작용은 자석의 자화 정렬 방향을 변화시키고 거대자기저항효과를 가져온다. 프랑스의 알베르 페르와 독일의 페터 그륀베르크가 2007년 노벨 물리학상을 수상하는 계기가 된 이러한 층간 교환 상호작용은 우리가 사용하는 하드디스크에 이미 활용되고 있다. 하지만 두 자석 사이에 자성이 없는 부도체를 끼워 넣을 경우에는 두 자석을 매개할 자유전자가 존재하지 않기 때문에, 기존의 층간 교환 상호작용이 적용될 수 없다.
   
본 연구진은 포논(격자의 열적 떨림이 양자화된 개념)과 스핀(자석의 양자화된 개념)이 강한 상호작용을 가지는 인공 산화물 결정을 제작해 새로운 종류의 층간 교환 상호작용을 관측했다. 특히 원자층 수준으로 정밀 제어하여 자석 층의 스핀 정렬의 방향이 변화하는 것을 확인했고, 편광 중성자 반사율 측정을 통해 나선형 스핀 구조를 실험적으로 관측했다. 나아가 나선형 구조와 인공 결정의 원형 편광된 격자의 떨림의 파장이 유사하다는 사실을 밝혀내 새로운 층간 교환 상호작용의 가능성을 제시했다.


또한 원자층 수준의 정밀도를 갖는 인공 결정 내에서의 포논을 테라헤르츠 영역에서 인위적으로 발현시키고 조절했다. 이러한 방법론은 기존 고품질 반도체 박막에서만 제한적으로 가능한 것으로 여겨져 왔다. 때문에 포논과 관련된 열전소자, 초전도, 강유전성 등 다양한 연구가 이뤄져온 인공 산화물에서의 포논 연구를 가능케 함으로써 다양한 영역으로의 확장 가능성을 갖고 있다.


최우석 교수는 “원자층 수준 정밀 제어된 인공 산화물 결정을 통해 포논으로 인해 전달되는 새로운 방식의 층간 교환 상호작용을 최초로 관측함으로써, 다양한 양자 자성연구에서 포논의 새로운 역할을 제시하는 데 의미가 있다”고 덧붙였다.


본 연구결과는 성균관대학교 및 교육부, 한국연구재단이 추진하는 4단계 두뇌한국21 사업 대학원혁신, 기초연구지원사업(중견연구)의 지원으로 수행되었으며, 성균관대학교 김영민 교수, 한정훈 교수, 부산대학교 박성균 교수, 미국 오크릿지 중성자 연구소 발레리아 박사, 켄터키 주립대학교 서성석 교수, 테네시 주립대학교 에가미 교수 등 여러 전문가 그룹과 수년간의 공동연구의 성과로서, 국제 학술지 ‘Advanced Science’(IF=15.444)와 ‘Science Advances’(IF=14.136)에 1월 18일과 28일 두 차례 온라인 게재되었다.


※ 논문 : “Atomistic Engineering of Phonons in Functional Oxide Heterostructures”, Advanced Sciences, DOI: 10.1002/advs.202103403, Jan. 18th, 2022
            : “Unconventional interlayer exchange coupling via chiral phonons in synthetic magnetic oxide heterostructures”, Science Advances, Jan. 28th, 2022


번호 제목 날짜 조회 수
공지 2022학년도 학부 교육과정 재수강 대체교과목 지정 현황 2022.01.21 90032
공지 2022학년도 물리학과 학부 교육과정 개편 안내 2022.01.20 76597
1049 2020학년도 물리학과 학부 교육과정 개편 안내 file 2019.12.10 156680
1048 일반물리학/실험 보고서 표지 2006.03.20 67646
1047 [2017/6/21(수)~6/30(금)] 하계방학 석학초청 특별강좌 개설 안내 file 2017.05.11 66378
1046 2018년 2월 졸업예정자 졸업논문 지도교수 배정 안내 file 2017.02.03 64766
1045 2017학년도 1학기 BSM 일반물리학2 신규 개설 안내 2017.02.21 60186
1044 2018년 8월 졸업예정자(학부) 졸업논문 지도교수 신청 안내 file 2017.05.17 55481
1043 International Fulbright Science and Technology 장학프로그램 안내 2011.02.17 52626
1042 2021학년도 2학기 학부 졸업논문 포스터 발표 안내 file 2021.10.01 50564
1041 University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC)의 John A. Rogers 교수연구실 박사후과정 연구원 초빙공고 2011.07.18 50394
1040 2022학년도 1학기 학석사연계과정생 선발 안내 2021.11.18 49664
1039 극한물성연구실 논문 저널 표지 장식 2010.03.08 47013
1038 물리학과 카르스텐 로트 교수팀 논문 '사이언스' 표지 장식 2013.11.26 45527
1037 2011 글로벌박사 펠로우십 성균관대학교 물리학과 2명 선정 2011.04.06 45322
1036 2019년 2월 학부 졸업예정자 졸업논문 지도교수 배정 안내(추가신청자 2명 포함) file 2018.01.04 45219
1035 물리과 동문 이한오 박사 네이쳐지에 논문 발표 2008.07.31 43980
1034 [중고생 과학상상터] 2014 물리하고 씽씽!!! 참가신청 안내 2014.05.02 43879
1033 KAIST 나노과학기술대학원 2012 입시설명회 개최 안내 file 2011.07.13 43375
1032 아시안사이언스캠프 참가신청 2011년 8월 7일~13일 KAIST file 2011.06.22 43129