자성을 이용한 양자 전자소자를 스마트폰과 양자컴퓨터에 활용할 수 있는 가능성이 확인됐다. 한국연구재단은 박영우 서울대 물리천문학부 교수(사진)가 참여한 한국·스웨덴 탄소기반나노구조 연구센터 공동 연구팀이 스마트폰과 양자컴퓨터에 활용할 수 있는 스핀-역학적(spintro-mechanical) 셔틀 소자 구현 가능성을 규명했다고 23일 발표했다. 연구팀은 나노 크기의 자성체 전극들 사이에 움직이는 양자점이 있을 때, 이 양자점이 가진 스핀이 외부 자기장에 의해 방향이 반대로 바뀌는 현상을 발견했다. 이를 통해 한쪽 전극에서 반대 쪽 전극으로 단일 전자를 전달하는 스핀-역학적 셔틀 소자 구현 가능성을 보여줬다. 양자점 스핀 방향이 바뀌면서 한쪽 강자성 전극의 단일 전자를 다른 쪽 강자성 전극으로 실어 나르는 현상을 이용해 새로운 양자 소자를 만드는 개념이다. 이 같은 자성 셔틀 현상은 새로운 양자 기능 연구의 도구로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 박 교수는 “새로운 자성 양자 소자의 개발 가능성을 제시한 연구”라며 “현재 스마트폰 등에 사용되는 금속 릴레이 스위치를 가벼운 탄소나노튜브나 그래핀을 사용한 전기역학적 소자로 대체할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이어 “자성 셔틀 소자는 앞으로 스마트폰, 양자컴퓨터 개발에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
자성체 전극들 사이에서 강자성 전극의 단일 전자가 다른 쪽으로 옮겨지는데 영향을 주는 물리적 공간은?
외부 자기장