국내 연구진, 세계 최초 ‘나사형 나노 구조’로 전자 스핀 조절 성공

작성일 09-05

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">고려대 김영근·서울대 남기태 교수팀 공동 연구<br>성과는 국제 학술지 사이언스(Science) 게재</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="XcuH91Jqsh">
          <p contents-hash="4ff0ff92ffe7ad75d6fc7e4506f84382927a79bed2b8fba25c2053f97184c5c0" dmcf-pid="Zk7X2tiBDC" dmcf-ptype="general"> [이데일리 김현아 기자]국내 연구진이 전자의 스핀을 외부 자기장이나 극저온 장치 없이도 조절할 수 있는 세계 최초의 기술을 개발했다. 이 획기적인 성과는 국제 학술지 사이언스(Science) 9월 5일자에 게재되며 학계의 주목을 받고 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3f7d58ef9184db7e065bb60b764525e73cc7f0d6f0ab5548d9dd4e32a78e94f8" dmcf-pid="5EzZVFnbrI" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 김영근 고려대 교수, 정은진 고려대 연구원, 전유상 고려대 박사, 남기태 서울대 교수" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/05/Edaily/20250905030150029htpo.jpg" data-org-width="463" dmcf-mid="HYcdsLXDIl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/05/Edaily/20250905030150029htpo.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽부터 김영근 고려대 교수, 정은진 고려대 연구원, 전유상 고려대 박사, 남기태 서울대 교수
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="1df93d5a556de1fbf1a81499cebda4f541c3dbdaca251a564a41a3d3d1a47446" dmcf-pid="1Dq5f3LKrO" dmcf-ptype="general">
           <strong>나사처럼 꼬인 나노 구조, 스핀을 선택적으로 거른다</strong>
           <br>
           <br>연구는 고려대학교 김영근 교수팀과 서울대학교 남기태 교수팀이 함께 수행했다. 이들은 금속의 결정화 과정을 전기화학적으로 제어해, ‘카이랄(Chiral) 자성 나노 나선 구조’를 제작하는 데 성공했다. 카이랄이란 오른손과 왼손처럼 서로 겹칠 수 없는 거울 대칭 구조를 말한다.
           <br>
           <br>이 나노 나선 구조에서는 전자의 스핀 가운데 한쪽 방향만 잘 통과시키고 반대 방향은 막는 현상이 나타났다. 즉, 나선의 꼬임 그 자체가 스핀을 선택적으로 거르는 ‘필터’ 역할을 하는 것이다. 연구팀은 이 현상이 상온에서도 안정적으로 작동한다는 사실을 실험적으로 입증했다.
           <br>
           <br><strong>차세대 정보 기술 ‘스핀트로닉스’에 돌파구</strong>
           <br>
           <br>스핀은 전자가 가진 고유한 자기적 성질로, 정보 저장과 연산에 활용될 수 있다. 이를 응용하는 스핀트로닉스(Spintronics) 기술은 기존 반도체 메모리보다 전력 소모가 적고, 전원이 꺼져도 정보가 유지되는 차세대 기술로 각광받는다.
           <br>
           <br>그동안 스핀 제어 연구는 주로 유기분자에서 진행됐지만, 낮은 전도성과 불안정성 탓에 한계가 있었다. 이번 성과는 금속 기반의 나노 나선을 통해 이 문제를 해결했다는 점에서 스핀트로닉스 실용화에 중요한 돌파구를 제시한다.
           <br>
           <br><strong>“새로운 스핀 전자공학 시대 열 것”</strong>
           <br>
           <br>김영근 고려대 교수는 “자성체 자체가 스핀을 정렬하는 성질을 지니고 있어, 카이랄 구조와 결합하면 스핀 흐름을 안정적으로 조절할 수 있다”며 “이번 연구가 카이랄 스핀트로닉스의 원리를 한층 깊이 이해하는 계기가 될 것”이라고 말했다.
           <br>
           <br>남기태 서울대 교수는 “무기물 금속에서 카이랄성을 분자 수준에서 제어한 것은 중요한 과학적 난제를 풀어낸 성과”라며 “향후 다양한 응용으로 확장될 수 있을 것”이라고 강조했다.
           <br>
           <br>이번 연구는 과학기술정보통신부 국가반도체연구실지원핵심기술 개발사업과 기초연구사업의 지원으로 진행됐으며, 국내 연구진의 독자적 역량으로 이뤄진 성과다. 세계 최고 권위 학술지 사이언스에 게재된 점은 우리나라 소재·나노 과학 연구가 세계적 수준임을 다시금 확인시켰다.
           <br>
           <br>전문가들은 이번 성과가 스핀트로닉스 기반 차세대 반도체와 메모리 소자 개발에 기초가 될 뿐 아니라, 나노·재료 과학 전반에 새로운 가능성을 열 것이라고 평가하고 있다.
           <br>
           <br>김현아 (chaos@edaily.co.kr) 
          </div>
         </section> 
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