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[IT뉴스]KAIST, 물리학 20년 난제 풀어…"기존 메모리 1만배 늘릴 수 있다"
온카뱅크관리자
조회:
34
2024-05-30 14:10:48
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">'강유전체 소용돌이 분극 이론' 처음 제시했던 연구자와 국제 공동 연구</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="FJhOrXKGpW"> <p dmcf-pid="3zndMEYc7y" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)물리학의 20년 난제가 풀렸다. 이로인해 기존대비 1만 배 이상의 고밀도 메모리 소자 개발이 가능해졌다.</p> <p dmcf-pid="0bgndrXDuT" dmcf-ptype="general">KAIST는 POSTECH, 서울대, 한국기초과학지원연구원, 미국 로렌스 버클리국립연구소 및 아칸소대 등과 공동으로 나노 강유전체의 3차원적 내부 분극 구조를 규명했다고 30일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="pCu0tfg20v" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="원자분해능 전자토모그래피를 통해 규명된 바륨티타늄 산화물 나노입자의 3차원 분극분포." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/ZDNetKorea/20240530141050799xyuv.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="1xtZGBdz7G" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/ZDNetKorea/20240530141050799xyuv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 원자분해능 전자토모그래피를 통해 규명된 바륨티타늄 산화물 나노입자의 3차원 분극분포. </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="UROrEYqypS" dmcf-ptype="general"><span>나노 강유전체 분극 구조는 20년 전 로랑 벨라이쉬 (Laurent Bellaiche) 교수(현 미국 아칸소대 물리학과 교수)가 이론적으로만 예측했던 난제였다.</span></p> <p dmcf-pid="uJhOrXKGpl" dmcf-ptype="general">이 이론은 외부 전기장 없이도 분극 상태를 유지하는 강유전체(ferroelectric)를 아주 작은 나노 크기(이를 0차원이라 부름)로 쪼갰을 때, 이 내부에 소용돌이 형태의 분극 분포가 발생할 수 있다는 이론이다.</p> <p dmcf-pid="7TbzUQc6zh" dmcf-ptype="general">만약 이 소용돌이 분포가 발생하고, 이를 제어하면 기존 대비 1만 배 이상의 초고밀도 메모리 소자로 응용이 가능할 것이라는 예측을 내놔 당시 학계의 이목을 끌었다.</p> <p dmcf-pid="zAHWvUQ03C" dmcf-ptype="general">연구를 주도한 KAIST 양용수 물리학과 교수는 "강자성체(자석)는 나노 크기로 작게 만들면 일정 이하 크기에서는 자석 성질을 잃어버린다는 것이 잘 알려져 있다"며 "반면, 강유전체를 모든 방향에서 아주 작게 나노 크기로 만들면(즉, 0차원 구조를 만들면) 어떤 현상이 발생하는 지는 오랜 기간 논란 거리였다"고 말했다.</p> <p dmcf-pid="qzndMEYcUI" dmcf-ptype="general">연구팀은 인체 내부 장기들을 3차원적으로 보기 위해 병원에서 CT 촬영을 하는 것과 동일한 방식으로 투과전자현미경을 이용해 나노입자 이미지를 획득하고, 이를 3차원으로 재구성하는 방식의 원자 분해능 전자토모그래피 기술을 새로 개발했다.</p> <p dmcf-pid="BD1XYqe7zO" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술로 강유전체인 바륨-티타늄 산화물(BaTiO3) 나노입자 내부 원자 위치를 3차원적으로 측정했다. 또 내부의 3차원적 분극 분포도 단일 원자 단위로 확인했다.</p> <p dmcf-pid="bX42bJmeUs" dmcf-ptype="general">분극 분포 분석 결과, 연구팀은 20년 전 이론적으로 예측됐던 대로 강유전체 내부에 소용돌이를 비롯한 다양한 위상학적 분극 분포가 발생하고, 강유전체의 크기에 따라 내부 소용돌이의 개수 또한 제어할 수 있다는 사실을 처음으로 실험적으로 밝혀냈다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="KSJRQcyjFm" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 물리학과 양용수 교수와 정채화 박사과정 연구원(논문 제1저자).(사진=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/ZDNetKorea/20240530141053059dtve.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="tRmDcy7vUY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202405/30/ZDNetKorea/20240530141053059dtve.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 물리학과 양용수 교수와 정채화 박사과정 연구원(논문 제1저자).(사진=KAIST) </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="9pmDcy7v3r" dmcf-ptype="general"><span>KAIST 연구팀은 이 결과를 바탕으로 20년 전 해당 소용돌이 분극 이론을 처음 제시했던 벨라이쉬(Bellaiche) 교수와 국제공동연구를 수행했다.</span></p> <p dmcf-pid="2zCswHbYzw" dmcf-ptype="general">연구팀은 실험에서 얻은 소용돌이 분포 결과가 이론적인 계산으로도 잘 설명된다는 것을 추가로 증명했다.</p> <p dmcf-pid="VTndMEYcUD" dmcf-ptype="general">양용수 교수는 "이번 연구 결과는 기판의 유,무나 주변 환경에 무관하게 강유전체 크기와 형태를 적절히 조절하는 것만으로도 나노 크기에서 강유전성 소용돌이를 제어할 수 있다는 것을 시사한다"며 "분극 분포 소용돌이의 개수 및 회전 방향을 조절해 기존보다 약 1만 배 이상 많은 양의 정보를 같은 크기의 소자에 저장할 수 있는 차세대 고밀도 메모리 소자 기술로 발전시킬 수 있을 것"으로 기대했다.</p> <p dmcf-pid="fKvhO1VZFE" dmcf-ptype="general">KAIST 물리학과 정채화 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' (5월8일자)에 게재됐다.</p> <p dmcf-pid="4KvhO1VZ3k" dmcf-ptype="general">한편 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구지원사업 및 KAIST 특이점교수사업의 지원을 받아 수행됐다.</p> <p dmcf-pid="8zCswHbY0c" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p>
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