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이화학연구소(RIKE) 창발물성과학연구센터 양자기능시스템연구그룹, 양자전자디바이스연구팀 등의 국제 공동 연구그룹이 그래핀에 있어 새로운 ‘전하 중성류(정미(正味) 전하의 흐름이 제로인 전자의 운동)’를 발견함.

전하 중성류는 줄 열(Joule's heat)을 수반하지 않기 때문에 전류에 비해 에너지 낭비가 적어 전원 장치의 동작 원리로서 활발히 연구되고 있으며, 스핀류와 밸리류가 알려져 있음.

연구진은 2층 그래핀 내 전자 간 상호 작용에 의해 자발적 대칭성이 파괴된 층간 반강자성 상태에서 발생하는 새로운 전하 중성류를 발견함. 발견된 전하 중성류는 스핀과 밸리가 결합된 중성류(스핀-밸리류)로, 현재 실용화 연구가 진행되고 있는 스핀류와 스핀류보다 높은 효율로 생성이 가능한 밸리류를 상호 변환하는 디바이스로 응용될 것으로 전망되며, 전원 장치의 실용화를 위한 전하 중성류의 연구에 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Physical Review Letters (Charge neutral current generation in a spontaneous quantum Hall antiferromagnet)에 게재됨.