막스플랑크 한국/포스텍연구소(이사장 김도연)의 심제호 박사, 김동언 교수 연구팀은 충북대 김동현 교수 연구진과의 공동연구를 통해, 펨토초 시간대에서 220배 큰 거대 자기냉각효과의 존재를 발견하고 이 때 발현되는 스핀-격자간 동역학적 성질을 세계최초로 관측하였다. 이 연구결과는 10월 6일, 자연과학 분야 저명 학술지인 네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications, IF=12.124) 온라인 판에 게재되었다.
21세기 정보화 시대 및 4차 산업 혁명시대를 맞아, 정보 처리 속도의 향상이 지속적으로 요구되어 지는 가운데, 이와 더불어 반드시 해결되어야 할 문제가 고속으로 정보 처리 시 발생되는 열처리 문제이다. 이런 면에서 친환경 냉각 메카니즘에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 왔으며, 자기 냉각 메카니즘도 주목을 받아왔다. 이번 실험을 통해 평형상태보다 200배 큰 거대 자기 냉각 메카니즘이 증명됨으로써, 향후 초고속 스핀소자에 많은 활용이 있을 것으로 예상된다.
자기장을 가하여 자성시스템의 엔트로피를 감소시켜 냉각시키는 자기냉각 효과의 존재는 1881년 독일과학자 Warburg 에 의해 처음 관측되었다. 이 후 P. Weiss (1917년), P. Debye (1926) 등에 의해 기본원리 등이 설명된 바 있으나, 자기장 냉각 메커니즘이 피코초 이하의 초고속 시간스케일에도 존재할 수 있고, 그 효과가 평형상태보다 200배 더 크다는 것이 이번 실험에 의해 세계 최초로 보고되었다.
세계 최고의 기초과학연구소인 막스플랑크재단으로부터 유치한 막스플랑크 한국/포스텍연구소의 아토초 과학연구센터 센터장으로 이번 연구의 공동교신 저자인 김동언 교수는 “초고속 자화 동역학 과정은, 전자, 격자 그리고 스핀간의 초고속 상호작용을 이해할 수 있는 단초를 제공하며 미래의 초고속 스핀디바이스에 적용되어 대용량 정보 처리 등에도 응용될 수 있어 21세기 4차 산업혁명시대에 크게 기여 할 것을 기대한다.” 라고 밝혔다. 진뉴스 편집부
