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새로운 인공 재료에서 전례없는 물리적 효과의 발견은 "주문 제작" 재료와 보다 에너지 효율적인 전자 장치를 개발하는 긴 과정에서 중요한 이정표가 됨. 오늘날의 실리콘 기반 전자 제품은 전 세계 에너지 소비의 상당 부분을 차지하고 계속 점유율이 증가하고 있음. 많은 연구자들이 실리콘보다 더 복잡하지만 미래의 전자 장치에 대한 가능성을 보여주고 전력 소모가 적은 재료의 특성을 탐구하고 있음.

스위스 제네바 대학교(University of Geneva)가 이끄는 국제공동 연구팀이 매우 얇은 니켈층으로 구성된 인공 재료에서 지금까지 알려지지 않은 물리적 현상을 발견했음. 니켈레이트(Nickelates)는 온도가 특정 임계 값 이상으로 상승하면 갑자기 절연 상태에서 전기 전도체 상태로 전환됨. 이같이 전도성에서 절연 상태로의 급작스런 전환은 재료의 일부 전자적 특성을 정확하게 제어하는 ​​데 이용될 수 있음. 또한 새롭고 더 에너지 효율적인 장치를 개발하는 데도 사용될 수 있음.

니켈레이트는 소위 "희토류" 원소(즉, 주기율표의 17 개 원소 세트)에 속하는 원자를 추가하여 니켈 산화물로 형성됨. 예를 들어 이 희토류가 사마륨(Sm)인 경우 금속 절연체 점프는 약 130 °C에서 발생하고 네오디뮴(Nd)인 경우 임계값은 -73 °C로 떨어짐. 이 차이는 Sm이 Nd로 대체될 때 화합물의 결정 구조가 변형된다는 사실에 의해 설명됨. 따라서 전이 온도의 값을 제어하는 ​​것이 바로 이 변형임.

본 연구 성과는 ‘Nature Materials’ ("Length scales of interfacial coupling between metal and insulator phases in oxides") 지에 게재됨