부경대학교 황재열 물리학과 교수와 성균관대학교 김성웅 에너지과학과 교수는 ‘전자화물 자성물질’ 개발에 성공하고 자성 구현 원리를 밝히는 데 성공했다고 31일 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제학술지이자 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션즈에 지난 23일 게재됐다.
자성을 띠는 물질인 자성체는 하드디스크, 발전기, 전기모터 제작 등 현대산업에 많이 사용되는 필수 소재다. 이런 제품의 자성체 제작에는 지금껏 희토류 원소를 썼다.
희토류는 전 세계에서 매장량이 가장 많은 중국이 생산과 공급, 가격을 주도하며 자원을 전략화하는 상황이다.
이번 연구는 기존의 희토류 원소에 의해 자성을 만드는 일반적인 원리와 달리, 새로운 자성 구현 원리를 제시했다는 점에서 물리학적 의미가 크다는 평가를 받고 있다.
연구팀은 이번 연구에서 전자들이 층간에서 주변 양이온과 강한 상호작용(exchange interaction)을 통해 강자성 특성이 발현되는 2차원 전자화물 자석 소재(Gd2C)를 개발했다.
더불어 2차원 층상구조에서 층간의 빈 곳에 독립적으로 위치하면서 고유의 자기모멘트(magnetic moment)를 갖는 격자 간 음이온 전자의 존재를 세계 최초로 규명하는 데 성공했다.
황 교수는 “고가의 희토류 원소 사용을 줄이고, 저가 원소로 이루어진 차세대 자성 소재와 응용 물성 개발도 가능할 것으로 기대한다”고 말했다.
부산=윤일선 기자 news8282@kmib.co.kr