서애영 기자 xuaiy@korea.kr

한국 연구진이 15년 이상 개척해 온 물리학 연구 분야가 전 세계 학계를 이끌 표준 지침서로 완성됐다.

박제근 서울대학교 물리천문학부 교수 연구팀의 ‘2차원 자성 반데르발스’(van der Waals) 분야 연구 논문이 물리학계 최고 권위지인 '리뷰스 오브 모던 피직스'(Reviews of Modern Physics)에 실렸다고 과학기술정보통신부가 22일 발표했다.

일상에서 흔히 접하는 자석은 부피를 가진 3차원 형태로 자성을 안정적으로 유지한다. 하지만 원자 한층 두께에 불과한 2차원 평면 상태에서도 자석 성질을 낼 수 있을지는 물리학계의 오랜 난제였다.

1943년 노르웨이 물리학자 라르스 온사거(Lars Onsager)가 이론적으로 가능성을 제시했으나 70여 년이 지나서야 박 교수 연구팀이 지난 2016년 실험으로 처음 입증했다. 영하 118도 이하에서 삼황화린철(FePS3) 자성 원자층을 추출해 2차원 자성 반데르발스 물질을 구현하는 데 성공했다.

이번 논문은 박 교수 팀이 지난 2010년부터 연구한 발자취를 체계적으로 집대성했다는 점에서 의미가 크다.

특히 새로운 양자 현상과 미해결 과제, 유망 연구 방향까지 제시해 향후 전 세계 관련 학계의 표준 지침서로 활용될 전망이다. 반데르발스 자성체 내 스핀 기반 양자현상 제어 기술로 차세대 스핀트로닉스 및 양자소자의 실현 가능성도 보여줘 향후 산업적 응용으로 이어지는 길을 열었다.

2차원 자성체는 기존 전자 소자의 성능과 전력 효율 한계를 뛰어넘는 초저전력 자기 메모리, 초고속 스위칭 소자 등을 개발하거나 양자제어플랫폼 설계 등에 두루 활용될 수 있다.