손대칭성 물질이 특정 방향의 스핀을 걸러내는 수동적인 역할을 한다는 가설이 주를 이뤘는데, 이를 뒤집는 연구 결과다.
손대칭성은 왼손과 오른손처럼 얼핏 보면 모양이 같게 생겼지만, 절대로 포개질 수 없는 구조를 말한다.
나선형 손대칭성 물질에 전류를 흘리면 특정 방향의 스핀을 가진 전자만 통과하는 현상이 나타나는데, 이는 차세대 스핀트로닉스 소자를 만들 수 있는 원리다.
하지만 이 현상이 어떻게 나타나는지를 두고는 학계 해석이 엇갈려 왔다. 손대칭성 물질이 원하지 않는 스핀은 튕겨내고 맞는 스핀만 통과시킨다는 ‘스핀 필터’ 가설과 전자의 스핀 방향을 물질의 구조에 맞춰 변화시킨다는 ‘스핀 편극자’ 가설이 맞서 온 것이다.
연구팀은 원자들이 나선형으로 꼬여있는 무기물인 텔루륨 나노선을 이용해 이를 실험적으로 규명했다.
관측 결과, 나노선과 전극에서 나타난 스핀의 방향(부호)이 서로 같다는 사실이 확인됐는데, 이는 기존에 유력했던 스핀 필터 가설과는 배치되며 스핀 편극자 가설에 더 힘을 실어주는 결과다. 또 연구팀은 이 같은 현상을 이론계산으로도 확인했다. 연구는 국제학술지 ‘에이씨에스 나노’(ACS Nano)에 지난달 23일 출판됐다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
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