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토호쿠(東北)대학 외 공동연구팀이 강한 자기를 내부에 감춘 ‘침묵의 자석’ 반강자성체에 전자스핀을 작용 시켰을 때 생기는 현상을 확인하고, 내부의 키랄 스핀(chiral-spin) 구조가 무(無)자장 중에서 항시적으로 회전하는 새로운 현상을 발견함.

연구진은 독자적으로 개발한 고품질 박막 형성 기술을 이용한 대표적인 비평행(non-collinear) 반강자성 재료인 Mn3Sn(망간 – 주석 합금)이 W(텅스텐)와 Ta(탄탈)의 적층 기초 막에 쌓이고, Pt(백금)으로 씌워진(캡) 구조를 제작하고 여기에 막 면 내부 방향으로 전류를 도입했을 때 Mn3Sn의 키랄 스핀 구조에 유도되는 현상을 조사했으며, 관찰된 키랄 스핀 회전은 회전 속도가 약 1GHz(초당 10억 회전) 이상이며, 모터와 마찬가지로 도입되는 전류의 크기에 따라 회전 속도가 빨라지는 것을 확인함.

본 연구 성과는 자석의 전기적 제어 연구사에 있어 새로운 발견이며, 기존 기술에서는 실현할 수 없었던 발진기, 난수 생성기 등의 새로운 기능을 갖는 고효율 스핀트로닉스 소자 실현으로 이어질 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Nature Materials(Chiral-spin rotation of non-collinear antiferromagnet by spin-orbit torque)에 게재됨.