나노기술 및 정책 정보

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원자력연구개발기구(JAEA) 물질과학연구센터, 종합과학연구기구(CROSS) 중성자과학센터, 이화학연구소( RIKEN) 등의 공동 연구그룹이, 원자력연구개발기구가 세계 최초로 합성한 신물질 Mn3 RhSi에 있어 720K(447℃)라는 세계 최고 온도에서 전도 전자 스핀의 일부가 거의 고화(固化, 단거리 질서화)되어 상분리 되어 있는 것을 중성자 및 뮤온(Muon)을 상보적으로 이용한 관측을 통해 발견함. 연구진은 신물질 Mn3 RhSi에서 동일한 전도 전자 스핀의 일부가 거의 고화된 단거리 질서 상태를 세계 최고 온도 조건 하에서 발견함. 이를 통해 금속 자성체에서는 이러한 질서 상태가 공간 반전 대칭성의 파괴와 관련하여 보편적으로 존재할 가능성이 예측됨. 향후 이 단거리 질서에 관한 연구가 진행됨으로써 금속의 특이한 행동을 이해할 수 있을 것으로 기대됨. 본 연구진이 발견한 단거리 질서 상태는 상자성 상태의 자화율이 퀴리-바이스 법칙(Curie–Weiss law)을 따르지 않고, 금속 전자 상태의 기본 이론인 페르미 액체 이론(Fermi liquid theory)으로는 설명할 수 없는 상태임. 전자 스핀의 액체 속에 일부 전자 스핀의 응고체가 섞인 새로운 상태일 것으로 생각됨. 즉, 이 전자 스핀의 단거리 질서는 전자 스핀의 응고체와 액체의 공존상이라 할 수 있음. 본 발견으로 향후 새로운 금속 상태에서의 새로운 현상이 발견될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Communications Materials’ (“High-temperature short-range order in Mn3 RhSi”) 지에 게재됨.