나노기술 및 정책 정보

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토호쿠(東北)대학 전기통신연구소, 프랑스 로렌(Lorraine)대학 등의 국제 공동 연구그룹이 빛, 자석, 전자스핀의 상호 작용에 대한 자세한 이해를 바탕으로 30펨토초(1펨토초는 1초에 1000조분의 1)의 레이저 펄스로 자석의 극성을 반전할 수 있는 새로운 방법을 개발함. 디지털 데이터의 기록 방법으로 응용이 가능한 빛을 이용한 강자성체의 자화(자석의 N극/ S극의 방향)의 새로운 제어 기법을 개발하고 그 동작을 실증하는 데 성공함. 연구진은‘페리 자성체(ferrimagnet)’인 GdFeCo, 비자성체인 Cu, 강자성체인 Co/Pt로 이루어진 적층 구조로 구성된 시료에 레이저 펄스를 조사(照射)하여 페리 자성층과 강자성층의 자화가 어떻게 변화하는지를‘광자기 효과(photomagnetic effect)’를 이용한 현미경으로 관찰함. 그 결과 해당 현상의 메커니즘을 해명하고 페리 자성체 반전 시 생성되는 스핀류가 비자성층을 전파(傳播)하고 이것이 강자성 층에 도달하여 강자성층의 자화 반전을 유도하고 있음을 규명함. 또한 에너지 효율을 향상시킬 수 있도록 재료를 디자인하여 페리 자성체를 반전시키지 않고 강자성 층의 극성을 반전시키는 새로운 방식을 개발, 기존 방법보다 높은 에너지 효율을 달성할 수 있음을 입증함. 개발된 기술은 하드 드라이브 기록 매체 디지털 정보 기록 방법으로 이용할 수 있으며, 향후 정보 스토리지 기술에 있어 에너지 절약을 가져올 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Advanced Science’ (“Energy Efficient Control of Ultrafast Spin Polarized Current to Induce Single Femtosecond Pulse Switching of a Ferromagne”) 지에 공개됨.