과학기술부 창의적 연구진흥사업의 일환으로 1998년10월부터 발족한 KAIST(원장 홍창선) 물리학과 「스핀정보물질연구단」의 신성철/최석봉 교수 연구팀은 자성체의 자구 변화를 실시간에 관찰할 수 있고, 400nm 해상도로 자기적 특성변화 분포지도까지 구할 수 있는 최첨단 기능의 나노미터급 실시간 자구동력학 측정장치를 세계 최초로 개발하고, 광자기현미경자력계(MOMM)로 명명했다. 자성체는 전화기, 음향기, 모터, 의료기기, 신용카드등 광범위한 분야의 산업에서 다양하게 응용되어 왔고, 특히 최근 각광받는 이유는 디지털 정보시대의 고집적ㆍ대용량 디지털 정보기술 구현을 위한 스핀트로닉스(Spintronics) 기술의 핵심물질이기 때문이다. 현재 기가급 대용량 정보기록 기술인 컴퓨터 하드디스크나 광자기디스크 기록물질이 바로 자성체이고, 향후 반도체 메모리 기능을 능가할 기술로 부상하고 있는 MRAM(자기메모리)의 핵심물질도 자성체이다. 고집적ㆍ대용량 정보저장기술 구현을 위한 자성체 물질 연구의 최대 관건은 극미세 영역에서의 자구운동 관찰과 자기적 특성측정으로, 자성체 정보저장기술이 자구에 디지탈 정보가 저장되고, 자구의 특성이 미세 영역에서의 자기적 성질에 따라 좌우되기 때문이다. 이를 위해 지금까지 자기력 현미경, 편광분석스캔닝 전자현미경, 로렌츠투과 현미경 등 여러 측정기술이 제안되어 연구되어 왔으나 자기장을 가해줄 수 없거나 측정속도가 느려 실시간 자구운동 관찰은 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 신성철/최석봉 교수 연구팀은 광자기편광 현미경에 고성능 CCD 카메라를 장착하고 첨단 디지털 영상처리기술을 개발함으로써 구현했다. 최대 5 kOe 자기장을 가해주며 400nm 해상도로 자구운동을 0.1초 간격으로 실시간에 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 8000개의 나노 영역에서의 자기적 특성변화를 동시에 측정해 자성체 특성 분포지도를 작성할 수 있는 첨단 기능도 갖추고 있다. 한편, 연구팀은『광자기 현미경 자력계(MOMM)』장비를 활용해 1나노미터 정확도로 자구의 크기를 측정할 수 있는 새로운 방법도 개발하고, 지금까지 자구 크기에 관한 학계의 잘못된 통념을 반박하는 실험결과를 처음으로 제시해 물리학 분야 세계 최고 학술지인 Physical Review Letters 1월호에 게재했다. 또 장비를 활용해 종래에 불가능했던 나노미세 영역에서의 자구운동 및 자기적 특성에 관한 여러가지 흥미로운 연구결과를 국제유명학술지에 10여편 게재해 학계의 주목을 받고 있으며, 국제학술회의에도 6회의 초청강연에 응했다. 『광자기 현미경 자력계』장치 개발에 관한 특허는 한국, 일본, 미국에 출원중이다. 광자기는 빛과 자기가 서로 반응하는 현상으로, 여기서는 자성체에 빛이 반사될 때 빛의 편광각이 회전하는 현상을 의미하며, 자력계는 외부 인가 자기장의 변화에 따라 자성체의 자기적 물성을 측정하는 장비이다. 자구는 전자스핀의 방향이 같은 미세영역으로 쉽게 N극(혹은 S극) 방향이 같은 미세영역으로 이해할 수 있는데, N극이 상향 혹은 하향인 2종류 방향에 따라 이진법 디지탈 정보가 기록된다. 스핀트로닉스는 스핀과 일렉트로닉스의 합성어로 전자의 전하가 아닌 스핀의 방향을 이용한 일렉트로닉스 디바이스를 말한다. <Chemical Daily News 2001/06/21> |
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