국내 연구진이 나노소자에서 2차원(평면) 특성과 1차원(선) 특성의 변환현상을 세계 최초로 밝혀냈다.
서울대 최석봉 교수와 포스텍 이현우 교수팀은 자성 물질인 코발트·철 합금 박막의 폭을 점점 줄이면서 선 형태로 만들면 평면 특성과 선 특성이 공존하는 영역이 있는 것을 관찰했다고 8일 밝혔다.
이번 연구결과는 평면과 선의 성질이 공존하는 차원 간 변환(임계현상)을 최초로 관찰하고, 이런 변환에 보편적인 규칙이 있음을 밝혀낸 것으로 국제 과학저널 ‘네이처(Nature)’ 9일자에 게재된다.
연구팀은 자체 기술로 설계·제작한 측정장비인 자구벽·추적 광학계를 통해 메모리 등 저장장치에 이용되는 첨단 나노소자(수백 나노미터 이하 크기)의 크기에 따른 변환현상을 관찰했다.
자구벽·추적 광학계는 물질의 외부 자기장에 대한 반응을 관찰하기 위해 만들었으며, 나노소자 크기가 평면(2차원)에서 점점 작아져 어느 시점에 오면 선(1차원)의 특성이 나타남을 입증하는데 결정적인 역할을 했다.
최석봉 교수는 “나노 와이어 폭이 300㎚(나노미터)부터는 1차원 성질이 나타나기 시작해, 150㎚가 되면 2차원 임계현상이 사라지고 1차원 특징으로 바뀌었다”며 “코발트·철 합금은 선폭 500㎚ 이상은 평면(2차원), 150㎚ 이하는 선(1차원)이라는 의미로 볼 수 있다”고 설명했다.
최 교수는 “나노스핀트로닉스 등 차세대 나노기술의 안정성과 신뢰성에 필요한 기초 원리를 제공한 것”이라며 “이 분야 산업 전반에 기여할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
이번 논문은 네이처 심사위원들로부터 ‘지금껏 많은 과학자들이 풀지 못했던 문제를 명확히 해결해주는 매우 신뢰성이 높은 첫 실험 증거’로 평가받았으며, ‘앞으로 주목받을 나노스핀트로닉스 분야를 비롯한 다양한 나노소자의 개발과 응용에 독창적인 기여를 할 훌륭한 논문(really excellent paper)’이라는 극찬을 받았다.
권건호기자 wingh1@etnews.co.kr
