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매사추세츠 공과대학 (MIT) 연구팀이 염화 마그네슘 및 요오드화 크롬과 같은 2차원 자기물질에서 자기 특성을 변화시키는 원인을 규명함.

사전 연구에서는 <마법의 각도>로 일컬어지는 특정 각도에서 그래핀 2개의 층이 겹쳐질 때 전자적 특성이 변화되는 것을 관찰하였음. 이번 연구에서는 벌집 모양의 원자 구조를 갖는 삼염화 크롬 (CrCl₃)과 같은 재료를 2D와 3D 결정을 비교하였을 때, 재료의 적층 구조가 달라지면서 재료의 자기 특성을 변경할 수 있음을 증명함. 고온에서 CrCl₃의 각 크롬 원자는 작은 나침반 바늘처럼 변동하는 자기 모멘트를 갖게 되는데, 실험에 따르면 온도가 극저온 온도 14 K(켈빈) 아래로 떨어지면 자기 모멘트가 교대로 반복되는 층의 반대 방향을 가리키는 규칙적인 패턴으로 동결됨. 이처럼 CrCl₃의 모든 층의 자기 방향은 자기장을 적용하여 정렬 될 수 있으나, 2차원 형태의 결정이 3차원 결정보다 10 배 강한 자기력을 필요로 한다는 것을 발견함.

해당 연구는 2D 자성재료에서 적층 순서와 층간 상호 작용 사이의 연결에 대한 통찰력을 제공할 것으로 여겨짐.

본 연구 성과는 ‘Nature Physics’ 지에 게재됨