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테크노트 포스텍, 초전도조각 쌓는 각도 비틀어 ‘베일에 싸인’ 고온초전도체 원리 밝힌다

매우 낮은 온도에서 전기 저항이 ‘0’이 돼 전류가 흐르는 물질을 초전도체라고 한다. 이 초전도체는 대용량의 전류를 에너지 손실 없이 보낼 수 있어 MRI, 자기부상열차 등 다양한 기술에 활용될 수 있다. 특히 비싼 액체헬륨을 사용하는 저온초전도체와 달리, 고온초전도체는 값이 싼 액체질소를 사용할 수 있지만 작동원리가 아직 베일에 싸여 있다. 이 가운데 최근 국내 연구진이 두 조각의 초전도체를 비틀리게 쌓아 고온초전도체의 원리를 확인했다. 포스텍 물리학과 이후종 명예교수·이길호 교수, 통합과정 이종윤 씨 연구팀은 산화구리 기반 Bi2Sr2CaCu2O8+x(이하 Bi-2212) 조각의 각도를 비틀어 쌓음으로써 고온초전도체의 비등방 초전도성을 검증했다. 같은 물질이더라도 각도를 비틀어 쌓으면 지금까지 존재하지 않았던 물성이 나타날 수 있다. 초전도체가 아닌 두 개의 그래핀을 약 1.1도 비틀어 쌓으면 초전도성을 띠는 현상이 그 예다. 그래핀은 결정 방향과 관계없이 물성이 동일한 등방성 결정층인데, 방향에 따라 물성이 달라지는 비등방성 결정층의 경우 비틀어 쌓는 각도에 따라 물성이 더 극적으로 바뀐다. 특히 비등방성 결정 구조에서 비롯하는 비등방 초전도성은 고온초

함수미

2022-03-12 18:27

테크노트 “위상물질로 메모리 소자 소비 전력 낮춘다”

헬로티 김진희 기자 | 지구가 태양 주위를 돌면서 자전하듯이, 전자도 원자핵 주위를 돌며 스스로 회전하는 것과 비슷한 성질을 가진다. 전자의 자전에 해당하는 ‘스핀’이란 성질을 이용해 자성 메모리 소자의 소비 전력을 획기적으로 낮출 수 있는 기술이 나왔다. 포스텍 물리학과 이길호 교수·통합과정 신인섭 씨 연구팀은 위상물질과 자석을 합쳐 스핀 전류를 높은 효율로 발생시키는 소자 구조를 개발했다. 이 물질은 크기가 작지만 많은 스핀 전류가 흘러 차세대 자성 메모리 소자로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 흔히 ‘반도체’로 줄여 말하는 반도체 기반의 메모리 소자는 전자가 가지는 전하의 성질만을 이용해 전류를 흐르게 한다. 그러나 사실 전자는 전하 뿐만 아니라 스핀이라는 성질을 갖기 때문에, 스핀도 흐르게 할 수 있다. 단, 이 성질은 불순물의 영향을 받으면 쉽게 사라져 실제 소자로 적용하는 데 한계가 있었다. 최근 웨어러블 기기 등 소자를 필요로 하는 기기의 크기가 작아지면서 더 작은 소자를 만들기 위한 연구가 지속되는 가운데, 소자의 크기가 작아짐에 따라 불순물의 영향이 줄어들어 스핀을 활용한 차세대 메모리 소자로 만들 수 있다는 가능성이 제기됐다. 일반적으로

김진희 기자

2022-03-01 17:19