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멜버른 대학교(University of Melbourne)와 러시아, 중국의 국제공동 연구팀이 더 많은 2 차원 (2-D) 자성 물질을 발견 할 수 있는 문을 여는 새로운 현미경 기술을 통해 초박형 물질의 자기 특성을 직접 연구 할 수 있음을 보여주었음. 이 발견은 매우 작은 크기(몇 원자 두께)로 인해 그래핀과 같은 2 차원 재료에서 정상(3 차원) 자석을 특성화하는 데 사용되는 현재 기술이 작동하지 않기 때문에 중요함. 지금까지 2-D 물질이 얼마나 강한 자성을 가지고 있는지 정확히 알 수 있는 방법이 없었음. 문제를 해결하기 위해 연구팀은 2D 재료의 강도를 측정하는 데 필요한 감도와 공간 분해능을 갖춘 최근 개발한 도구인 광시야 질소-공극 현미경(widefield nitrogen-vacancy microscope)을 사용했음. 본질적으로 이 기술은 자기장을 감지하기 위해 작은 자기 센서(다이아몬드 조각의 원자결함인 질소-공극 센터라고 함)를 2 차원 물질에 매우 가깝게 가져와 작동함. 이 기술을 테스트하기 위해 연구팀은 VI3의 큰 3 차원 덩어리가 이미 강한 자성을 띠는 것으로 알려져 있기 때문에 바나듐 트리요오다이드(VI3)로 평가하기로 결정했음. 이 특수 현미경을 사용하여 VI3의 2D 시트도 자성을 띠지만 3D 보다 약 2 배 약하다는 것을 보여주었음. 이것은 약간 놀랍운 결과로 연구팀은 현재 2D에서 자기화가 약한 이유를 이해하려고 노력하고 있음. 불과 몇 년 전 과학자들은 2 차원 자석이 전혀 가능하지 않다고 의심했음. 2 차원 강자성 VI3의 발견과 함께 새로운 종류의 재료가 등장했음. 새로운 종류의 재료는 항상 그러한 재료를 연구하고 그 특성을 활용하기 위한 새로운 기술이 나타날 것임을 의미함. 국제공동 연구팀은 이제 현미경을 사용하여 미래의 에너지 효율적인 전자 제품에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 것을 포함하여 더 복잡한 구조뿐만 아니라 다른 2D 자성 물질을 연구할 계획임.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ (“Imaging Domain Reversal in an Ultrathin Van der Waals Ferromagnet”) 지에 게재됨