나노기술 및 정책 정보

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도쿄대학(東京大學) 물성연구소, 오카야마대학(岡山大學) 이분야기초과학연구소의 공동 연구그룹이 텅스텐(W)을 소량 첨가한 산화바나듐(VO2: W 6%)이 세계 최강 수준인 자기장 500테슬라에서 절연체에서 금속으로 변화하는 것을 발견함. VO2는 약 67℃에서 저온의 절연체 상태로부터 금속 상전이하기 때문에, 스위치 및 센서로의 응용이 기대되는 기능성 재료 중 하나임. 그러나 강한 전자 상관으로 인해, 절연체 금속 전이의 메커니즘 발견 후 60년 이상이 지났지만 여전히 미지의 분야였음. 연구진은 스핀이 절연체 금속 전이에 필수적 역할을 한다는 직접적인 증거를 발견했으며, 상전이 메커니즘에서의 주요 요인이 바나듐 원자간 분자 궤도 형성이라는 것을 규명함. 본 연구 성과는 향후 스핀 제어 스위칭 소자 등 실온 동작하는 양자 기능 장치 개발에 크게 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ (“Magnetic-field-induced insulator-metal transition in W-doped VO2 at 500T”) 지에 게재됨.