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양승모(왼쪽) 한국표준과학연구원 선임연구원과 황찬용 책임연구원이 2차원에서 구현한 스커미온 소자의 성능을 측정하고 있다.[사진=한국표준과학연구원]국내 연구팀이 세계 최초로‘스커미온’입자를 상온 환경의 2차원 자석 표면에서 생성하고 제어하는 성공했다.스커미온은 소용돌이 모양으로 배열된 스핀 구조체로 차세대 반도체 소자로 꼽힌다.스커미온을 자유자재로 만들고 조작할 수 있다면 초저전력·초고성능의 차세대 소자를 개발할 수 있다. ![양승모(왼쪽) 한국표준과학연구원 선임연구원과 황찬용 책임연구원이 2차원에서 구현한 스커미온 소자의 성능을 측정하고 있다.[사진=한국표준과학연구원]](https://imgnews.pstatic.net/image/009/2024/06/11/0005317134_001_20240611165013365.jpg?type=w647)
황찬용 한국표준과학연구원 양자자기센싱그룹 책임연구원팀은 11일 “상온 양자컴퓨터와 인공지능(AI) 반도체 개발의 핵심 기반이 될 기술을 개발했다”고 밝혔다.이번 연구는 국제학술지‘어드밴스드 머티리얼즈’에 지난 5월 게재됐다.
스커미온은 이론상 크기를 수 nm(나노미터)까지 줄일 수 있다.매우 적은 전력으로 이동할 수 있어 초저전력·초고성능의 차세대 소자를 개발하는데 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.기존 스커미온 연구는 3차원 자석에서만 진행됐다.2017년 2차원 자석이 최초 보고된 이후 2차원 환경에서도 관련 연구가 진행되고 있다.
연구팀은 “3차원 자석은 표면이 사포처럼 거칠어 스커미온이 동작할 때 마찰과 잡음이 발생한다”며 “반면 2차원 자석은 표면이 얼음같이 매끄러워 더 적은 전력을 소모하면서 안정적으로 동작한다”고 설명했다.
연구팀은 상온의 2차원 자석에서 스커미온을 생성하고 제어하는 데 성공했다.자석 표면에 매우 미세한 전압과 자기장을 공급해 스커미온을 구현한 후,thonet생성된 스커미온에 전류를 가해 원하는 방향으로 제어했다.제어하는 과정에서 기존 3차원에 비해 스커미온 제어에 소비되는 전력이 약 1/1000 정도로 확인했다.크기도 10배 이상 작아져 안정성·속도 측면에서 유리하다는 분석이다.
연구팀은 “2차원 스커미온의 상온 발현 기술은 비슷한 시기에 미국과 중국에서도 보고되었지만,thonet발현과 더불어 전기적 제어까지 성공한 사례는 이번이 세계 최초”라고 밝혔다.
