실시간 자구운동 관찰 및 고해상도 자성분포 지도 작성

한국과학기술원(KAIST)물리학과 스핀정보물질연구단 신성철 최석봉교수팀은 최첨단 기능의 나노미터급 실시간 자구동력학 측정장치인 광자기 현미경 자력계(MOMM)를 개발했다고 19일 밝혔다.

이 제품은 자성체의 자구 변화를 실시간으로 관찰할 수 있고 4백 나노미터 해상도로 자기적 특성변화 분포지도까지 구할 수 있는 기능이 있다. 자성체는 전화기, 음향기, 모터, 의료기기, 신용카드등 광범위한 분야의 산업에서 이미 다양하게 응용되고 있는 물질이다. 특히 디지털 정보시대에 고집적ㆍ대용량 디지털 정보기술 구현을 위한 스핀트로닉스(Spintronics)기술의 핵심물질이기 때문에 최근들어 각광을 받고 있다.

현재 기가급 대용량 정보 기록 기술인 컴퓨터 하드디스크나 광자기 디스크 기록물질이 바로 자성체이고, 향후 반도체 메모리 기능을 능가할 기술로 부상하고 있는 MRAM(자기메모리)의 핵심물질 역시 자성체이다. 고집적ㆍ대용량 정보저장기술 구현을 위한 자성체 물질 연구의 최대 관건은 극미세 영역에서의 자구운동 관찰과 자기적 특성 측정이다.

이는 자성체 정보저장기술이 자구에 디지탈 정보가 저장되고, 이 자구의 특성이 미세영역에서의 자기적 성질에 따라 좌우되기 때문이다. 그러나 이들 기술들은 자기장을 가해줄수 없거나 측정속도가 느려 실시간 자구운동 관찰은 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 신교수팀은 이번에 실험을 통해 광자기편광현미경에 고성능 CCD 카메라를 장착하고 첨단 디지털 영상처리기술을 구현하였다.

이 장비는 최대 5 kOe 자기장을 가해주며 4백 나노미터 해상 도로 자구운동을 0.1 초 시간간격으로 실시간에 관찰할 수 있을 뿐 아니라 8천개의 나노 영역에서의 자기적 특성변화를 동시에 측정하여 자성체 특성 분포 지도를 작성할 수 있는 첨단 기능을 갖추고 있다.

신교수팀은광자기 현미경 자력계(MOMM)를 활용 자구크기에 관한 학계의 잘못된 통념을 반박하는 실험결과를 처음으로 제시하여 물리학 분야 세계 최고 학술지인 피지칼 리뷰레터(Physical Review Letters) 지난 1월호에 게재하기도 했다.

신성철 교수는 "이번 장비의 상용화가 이루어 지면 취약한 국내 자성분야 장비산업의 국제 경쟁력이 크게 높아질 것"이라면서 "현재의 기가급 자성정보매체 개발은 물론, 향후 테라급 초고밀도 자성정보매체 개발에도 활발히 응용될 것"이라고 전망했다.

<대덕넷 구남평기자>flint70@hellodd.com

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