|
자기성이 강한(강자성) 물질과 전기적 성질이 강한(강유전성) 물질을 화학결합으로 단단하게 묶어 두 성질의 상관관계를 높이는 방식이다. 공동연구진이 이론적 계산으로 증명한 이 방식에서는 반데르발스 힘에 의한 화학결합을 이용한다.
다강체는 전기적·자기적 성질을 동시에 가지므로 전기장으로 자기적 성질을, 자기장으로 전기적 성질을 조절할 수 있다. 이 중 전기장을 통해 자기적 성질을 제어하는 기술은 고집적 메모리 소자 개발에 필수적이다. 이 기술을 구현하려면 다강체의 두 성질 간 상호작용이 클수록 좋다.
기존에는 단일상 물질 내에서 강자성과 강유전성을 동시에 가진 다강체를 이용한 연구가 많았으나 이 경우는 상온에서 다강성을 발현하기 어려웠다. 이 때문에 최근에는 강자성을 가진 물질과 강유전성을 가진 물질을 결합한 ‘이종다강체’를 구현하는 방식이 각광받고 있다.
이때 연구진이 가정한 힘은 일반적으로 두 물질을 화학적으로 결합할 때 쓰이는 공유결합이 아닌 반데르발스 힘이었다. 반데르발스 힘은 전하의 일시적 쏠림으로 인해 분자가 순간적으로 극성을 띠면서 나타나는 당기는 힘(인력)과 미는 힘(척력)을 뜻한다.
이근식 교수는 “층상구조 강유전체와 강자성체를 반데르발스 힘으로 화학결합해 기존에 비해 매우 큰 값으로 자기적 성질을 변화시킬 수 있다는 것을 이론적으로 증명했다”며 “이를 실제로 구현할 경우 자성 메모리 소자 등 나노 소자 개발에 큰 파급효과를 가져올 것”이라고 말했다.
이번 연구는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 6월 14일자로 게재됐으며 교육부 기본연구과제와 KISTI(한국과학기술정보연구원)의 지원으로 수행됐다.