국내 연구팀이 원자 번호가 낮은 가벼운 금속(경금속) 내부에서 전자가 움직이는 궤적을 야구 변화구처럼 휘도록 제어하는 기술을 개발했다.

전자를 제어하는 기술을 활용하면 미래 전자소자인 자성메모리(MRAM) 등 저전력 소자 개발에 도움을 줄 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부는 성균관대 최경민 교수와 포항공대 이현우 교수 공동연구팀이 세계 최초로 전자 궤적을 연구 결과를 6일 국제학술지 '네이처'에 발표했다고 밝혔다.

낮은 전력을 활용하는 기술 중에는 홀 효과 중 전자가 자기장에 대해 회전운동을 하는 현상인 '스핀'에서 일어나는 각운동량을 이용해 전자 궤적을 휘게 만드는 '스핀 홀 효과'가 있으나, 원자 번호가 큰 중금속에서만 이런 현상이 나타났다.

연구팀은 이를 대체하기 위해 타이타늄 금속에서 전자가 원자핵 주위를 도는 궤도 각운동량을 이용해 전자 궤적을 휘게 만드는 '궤도 홀 효과'를 처음으로 시현했다.

이 효과는 원자번호가 작은 경금속에서도 볼 수 있어 활용도가 높다고 연구팀은 설명했다.

최 교수는 전날 과기정통부에서 열린 브리핑에서 "주기율표상 금속 성질이 있는 물질들에는 대부분 이런 성질이 있을 것으로 예상한다"며 "실험적으로는 타이타늄, 바나듐, 망간 등 주기율표 앞쪽 금속에 주목하고 있다"고 설명했다.

이 기술은 전자소자에서 전류 궤적을 제어할 수 있는 원리를 제공해 전자소자의 성능을 높이는 데 활용될 것으로 기대한다고 연구팀은 강조했다.

최 교수는 "MRAM은 각운동량 기반 메모리인 만큼 각운동량을 제어하는 기술을 통해 메모리 소자의 저전력 동작과 고속 동작 특성을 향상하는 데 활용할 수 있다"고 설명했다.