나노기술 및 정책 정보

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도쿄공업대학(東京工業大學) 원소전략연구센터의 연구그룹이 자성 원소 Mn2+를 포함한 MnBi2Te4층과 자성 Bi 2Te3층이 반데르 발스힘(Van der Waals force)으로 결합된 헤테로 구조(MnBi2Te4)(Bi 2Te3)n(n은 정수)를 갖는 물질을 발견하고 그 단결정 합성에 성공함. 연구진은 단결정을 이용하여 비자성층의 두께(n)를 조절함으로써 (MnBi2Te4)(Bi 2Te3)n의 자성을 제어했으며, 자기적 특성은 교류 자화율을 측정하고 자기 모멘트 완화 거동을 통해 평가함. n=2,3의 경우, 외부 자기장에 대해 자화율이 완화되는 것이 관찰됨. 이것은 층간 거리가 짧은 n=0,1 일 때는 볼 수 없는 현상으로, 비자성층을 증가시켜 층간의 스핀 커플링을 줄이고 지금까지 얻을 수 없었던 벌크 2차원 자석이 실현됨을 시사함. 이 물질은 에피택셜 성장에 의한 박막을 필요로 하지 않고, 간편한 플럭스 법에 의해 단결정을 합성할 수 있어, 향후 토폴로지컬 물성과 2차원 자석을 연구하기 위한 플랫폼이 될 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ (“Toward 2D Magnets in the(MnBi2Te4)(Bi2Te3)n Bulk Crystal”) 온라인 판에 게재됨.