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[IT뉴스]발열로 인한 반도체 에너지 손실 원천 차단 기술 나왔다

온카뱅크관리자

2024-06-17 11:11:26

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KAIST·포스텍 공동 연구진 
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 <img alt="한국과학기술원(KAIST)과 포스텍(포항공대) 공동 연구진이 발견한 2D(평면) 반강자성체에서 나타나는 '마그논 오비탈 홀 효과'의 모식도. 전자를 이용해 발열로 에너지 손실이 나타나는 정보처리 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다./한국과학기술원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/17/chosunbiz/20240617111127610lnyv.jpg" data-org-width="913" dmcf-mid="HkyfsJUlUD" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/17/chosunbiz/20240617111127610lnyv.jpg" width="658">
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 한국과학기술원(KAIST)과 포스텍(포항공대) 공동 연구진이 발견한 2D(평면) 반강자성체에서 나타나는 '마그논 오비탈 홀 효과'의 모식도. 전자를 이용해 발열로 에너지 손실이 나타나는 정보처리 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다./한국과학기술원
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 국내 연구진이 차세대 반도체 구현을 가능케 할 스핀트로닉스와 오비트로닉스의 단점을 보완할 기술을 개발했다.
 김세권 한국과학기술원(KAIST) 물리학과 교수와 이현우 포스텍(포항공대) 물리학과 교수가 이끄는 공동 연구진은 전 세계 최초로 반강자성체에서 마그논 오비탈 홀 효과를 발견했다고 17일 밝혔다.
 마그논 오비탈 홀 효과는 양자화된 스핀 파동(마그논)의 진행 궤적이 휘어지는 현상이다. 마그논 오비탈 홀 효과는 2010년 처음 발견돼 최근 정보처리 연구자들의 주목을 받고 있다. 마그논을 이용해 정보처리를 하려면 마그논에서 나타나는 여러 움직임을 모두 이해해야 한다. 이번 발견은 전자의 회전 운동인 스핀 자유도에 국한됐던 마그논의 동역학을 오비탈로 확장한다는 데 의미가 깊다.
 기존 정보처리 기술은 전자와 전하를 이용해 정보를 처리해 많은 에너지가 손실된다. 전자의 흐름인 전하와 스핀을 함께 활용하는 스핀트로닉스, 전자의 위치를 의미하는 오비탈을 이용하는 오비트로닉스 같은 차세대 기술이 모두 같은 문제를 가지고 있다. 양자 준입자인 마그논을 이용하면 발열로 인한 에너지 소모 없이 기존 컴퓨팅 기술을 대체할 수 있을 것으로 기대를 모은다.
 연구진은 벌집 모양의 격자 구조를 이루는 삼황화린망간(MnPS₃)에서 강한 마그논 오비탈 홀 효과가 나타난다는 것을 확인했다. 삼황화린망간은 2D(평면) 반강자성체로 마그논 오비탈 효과가 확인된 것은 이번이 처음이다. 반강자성체는 인접한 원자의 전자 스핀이 정 반대로 자성이 없는 물질이다. 스핀트로닉스와 오비트로닉스를 구현할 수 있는 재료로 주목 받고 있다.
 김 교수는 “마그논 오비탈과 수송이론의 정립은 아직 세계적으로 아무도 시도하지 않은 독창적이고 도전적인 문제”라며 “기존 정보처리 기술의 한계를 혁신적으로 뛰어넘는 초저전력 오비탈 기반 정보처리 기술의 기틀을 세울 수 있을 것ˮ이라고 말했다.
 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 레터스’에 지난달 29일 소개됐다.
 참고 자료
 Nano Letters(2024), DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00430
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