나노기술 및 정책 정보

• 목록

토호쿠(東北)대학 금속재료연구소, 도쿄(東京)공업대학 프론티어재료연구소의 공동 연구그룹이 2차원 유기·무기 하이브리드 페로브스카이트에 있어 ‘분자 비대칭성(chirality)’제어가 가능한 중원소로 이루어진 새로운 반도체 재료를 설계하는 데 성공, 결정 구조의 분자 비대칭성을 반영한 광전류가 발생하는 것을 발견함.

카이랄(chiral, 비대칭) 결정 구조를 가지며, 중원소로 구성된 물질은 비자석이지만 전자의 자석으로서의 성질인 스핀에 의한 자기적 성질이 발생될 수 있음으로 인해 관심을 모으고 있음. 그러나 중원소로 이루어진 물질의 대부분이 속하는 무기물에서는 자유롭게 ‘분자 비대칭성’을 선택하여 물질을 합성하는 것은 매우 어려워 새로운 물질의 개발이 기대되고 있었음.

연구진은 중원소로 이루어진 무기 골격에 카이랄 유기 분자 양이온을 삽입하는 재료 설계를 통해, 강한 스핀 궤도 상호 작용을 가지면서 ‘분자 비대칭성’을 제어할 수 있는 반도체를 실현함. 개발된 반도체에 빛을 조사(照射)하면 결정의 오른쪽·왼쪽의 ‘분자 비대칭성’으로 흐르는 방향이 바뀌는 전류가 발생하는 것을 최초로 발견함. 이 전류는 스핀·궤도 상호 작용에 의해 스핀 방향이 정렬되는 것으로 예상됨.

본 연구 성과는 향후 광 조사에 자화 반전을 제어할 수 있는 메모리 디바이스 등 빛을 이용한 스핀트로닉스에 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Advanced Materials(Chirality-dependent circular photogalvanic effect in enantiomorphic two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites)에 게재됨.