서울대공대 김상국 교수, 세계적 과학저널 APL 표지논문으로 세 번 선정
2006년 8월 7일자 Applied Physics Letters 표지그림.
이러한 연구성과는 국내에서 처음있는 유일한 경우이며, 국제적으로도 아주 드문 사례이다. 특히 자성분야에서는 지금까지 전무하다. 국내의 경우 과거 한국과학기술원의 연구성과가 APL 표지를 장식한 경우가 있는 정도로 APL 표지 논문 선정은 한 번 선정되는 것도 무척 어려운 일이다.
응용물리학 분야의 최고 권위지인 이 저널은 매주 100편 정도의 엄선된 연구논문을 게재하며 그 중 단 1편만을 표지 논문으로 선정하여 발표한다.
김교수는 “국내에서 수행한 토종 연구결과를 세계적으로 인정받고 이를 통해 한국과학의 위상을 높이게 되어 기쁘다”고 말했다.
또한 이번 논문은 지난해 11월 7일자 동 저널에 발표된 표지논문의 후속 연구로써 대학원생인 최상국, 이기석씨와 함께 연구하였으며 “스핀파를 이용한 신개념 정보처리소자의 신호발생과 신호연산에 관한 패러다임을 제시하는 기초 연구성과” 라고 말했다.
김상국 교수는 과학기술부가 주관하는 창의적연구진흥사업의 스핀파 동역학‐소자 연구단(http://nnspnt.snu.ac.kr)을 운영하고 있으며 자성체의 스핀파 및 동역학 연구를 수행하여 왔다.
연구내용 설명
고요한 호수 한가운데에 돌멩이를 던지면 잔잔한 수면에 물결이 출렁이고 곧 동심원을 그리며 주변으로 퍼져(방사)나가는 자연현상을 우리는 흔히 볼 수 있다. 이를 물견파 혹은 수면파 라고 일컬으며 파동현상의 일종이다. 원형으로 퍼져나가는 파면은 파원으로부터 먼 거리에서 보면 직선형의 파면으로 진행하여 호숫가에 도달하게 되고 곧 반대방향으로 진행(반사) 하기도 한다. 파원으로부터 진행하던 물결과 반사된 물결은 잠시 포개어졌다가(중첩) 다시 분리되어 각각의 진행방향으로 퍼져 나간다. 수면파의 파동현상과 같이 빛의 전자기파도 고유의 파동 특성을 가지고 있다. 자연에서 발견되는 여러 파동현상과 같이 자성체(원자크기에 해당하는 수 많은 작은 자석의 모임)내에서도 수면의 물결 출렁임과 같은 파동적 거동이 관찰되기도 하는데 이를 “스핀파(spinwave)”라고 한다. 자성체내의 원자크기의 작은 자석(스핀)들은 에너지가 인가되면 물결이 요동칠 때 수면의 물 분자가 위, 아래로 진동하는 것과 같이 스핀은 각각의 고정 위치에서 진동, 즉 세차운동(팽이가 돌 때 세차운동과 흡사)을 하게 된다. 본 연구결과는 자성체내의 스핀들이 서로 협력하여 파동적 거동, 즉 방사, 진행, 반사, 굴절, 회절, 간섭 현상을 보임을 미소자기 전산모사를 통하여 입증한 것이다. 잔잔한 호수에 돌멩이를 던지는 것처럼, 자성박막내의 한 부분에 돌림힘(토크, torque)를 쉽게 인가할 수 있는 자기 소용돌이(magnetic vortex core) 핵을 이용하여 스핀파를 생성(방사)시키고, 이를 특별히 고안한 자성체 나노선을 따라 전파시켜 물결파나 빛의 간섭무늬와 같이 스핀파의 간섭무늬를 재현하여 중첩원리를 입증하였다. 본 연구결과는 스핀파의 파동성을 이용하여 신개념의 스핀파 정보처리소자의 신호발생과 신호연산에 관한 패러다임 전환을 제시하는 기초연구 성과이다.
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