나노기술 및 정책 정보

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스위스의 폴 셰러 연구소(Paul Scherrer Institute) 연구팀이 처음으로 고유한 특성을 가진 반강자성 스카이러미온(skyrmions)을 만들고 식별할 수 있었음. 그 안에 중요한 요소가 반대 방향으로 배열되어 있음. 연구팀은 중성자 산란을 사용하여 이 현상을 시각화하는 데 성공했음. 그들의 발견은 보다 효율적인 컴퓨터와 같은 잠재적인 새로운 응용 프로그램을 개발하기 위한 주요 단계임. 스카이러미온으로 알려진 나노 스케일 와류는 많은 자성 물질에서 생성될 수 있음. 물질이 자성인지 여부는 원자의 스핀에 따라 다름. 스핀을 생각하는 가장 좋은 방법은 미세 막대자석임. 원자가 격자에 고정된 위치를 갖는 결정 구조에서 이러한 스핀은 개별 재료 및 상태에 따라 십자형 방식으로 배열되거나 로마 군단의 창처럼 모두 병렬로 정렬될 수 있음. 특정 조건에서는 스핀 군단 내에 작은 소용돌이를 생성할 수 있음. 이들은 스카이러미온으로 알려져 있음. 과학자들은 특히 더 효율적인 데이터 저장 및 전송과 같은 미래 기술의 핵심 구성 요소인 스카이러미온에 관심이 있음. 예를 들어, 그것들은 메모리용 비트로 사용될 수 있음 : 스카이러미온은 디지털 1을 나타낼 수 있고 그것의 부재는 디지털 제로를 나타낼 수 있음. 스카이러미온은 기존 저장 매체에서 사용되는 비트보다 훨씬 작기 때문에 데이터 밀도가 훨씬 높고 잠재적으로 에너지 효율이 더 높으며 읽기 및 쓰기 작업도 더 빠름. 따라서 스카이러미온은 고전적인 데이터 처리와 최첨단 양자 컴퓨팅 모두에서 유용할 수 있음. 응용 분야의 또 다른 흥미로운 측면은 전류를 적용하여 많은 재료에서 스카이러미온을 만들고 제어할 수 있다는 것임. 하지만 기존의 스카이러미온에서는 A에서 B로 체계적으로 이동하기가 까다로움. 고유한 특성으로 인해 직선 경로에서 벗어나는 경향이 있기 때문임. 연구팀은 이제 새로운 유형의 스카이러미온을 만들고 독특한 특징을 보여주었음. 내부에서 중요한 회전은 서로 반대 방향으로 배열됨. 따라서 연구원들은 그들의 스카이러미온을 반강자성이라고 설명함. 반강자성 스카이러미온의 주요 장점 중 하나는 제어가 훨씬 간단하다는 것임. 전류가 가해지면 단순한 직선으로 움직임. 이것은 주요한 이점임. 스카이러미온이 실제 적용에 적합하려면 선택적으로 조작할 수 있고 위치를 지정할 수 있어야하기 때문임.

본 연구 성과는 ‘Nature’ (“Fractional antiferromagnetic skyrmion lattice induced by anisotropic couplings”) 지에 게재됨