전기적·자기적 정렬이 결합된 다중강성(Multiferroic) 물질은 초저전력·고성능 소자 구현의 핵심 소재로 연구되어 왔고, 최근 2차원 반데르발스(vdW) 다중강성 물질의 등장으로 원자 수준의 박막에서 자성, 강유전성 및 이들의 상호 교차 결합을 탐구할 수 있게 되었습니다. 대표적인 예인, 박제근 교수 그룹이 세계 최초로 보고한 수층 두께의 NiI2는 카이랄 스핀 구조와 (반)강유전성이 공존하며 강한 자기전기 결합을 보입니다. 하지만 이러한 시스템은 시간 및 공간 반전 대칭성을 동시에 깨뜨려 물리적 특성이 고유한지 실험적으로 명확히 규명하는 데 큰 어려움이 따릅니다.

이번 논문은 단순한 물질 분류를 넘어 실험적 방법론에 초점을 맞추어 자성과 강유전성을 측정하는 기존 단일 기술들의 한계를 비판적으로 검토합니다. 결론적으로 물질 고유의 다중강성 거동을 확실하게 증명하기 위해서는 자성·광학·전기 특성을 유기적으로 연계한 ‘자기-광-전기 교차 상관 측정(magneto-opto-electric cross-correlative measurements)’이 필수적임을 강조하고, 향후 기초 물리 연구와 소자 응용을 위한 미래 연구 방향을 제시하고 있습니다.

 

Multiferroic materials, with coupled electric and magnetic orders, hold the potential to enable low-power memory and logic devices by replacing electrical currents with electric fields for magnetic switching. Reducing the dimensionality of multiferroics, from 3D to 2D, has opened new frontiers in this already burgeoning field by enabling unprecedented control over magnetoelectric coupling that is beyond the reach of bulk counterparts, owing to reduced electrostatic screening and enhanced quantum fluctuations at the atomically thin limit. A notable example is a few-layer NiI2 multiferroic, which exhibits coexisting chiral spin textures and (anti)ferroelectricity, accompanied by strong magnetoelectric coupling; by simultaneously breaking time-reversal and spatial-inversion symmetry, NiI2 shows new physical properties such as unique mutual control of chiral magnetism and polarization with giant magnetoelectric coupling, ultrafast electromagnon excitations and odd-parity p-wave magnetism. However, there are experimental challenges in unambiguously identifying intrinsic multiferroicity. This Review critically examines the current landscape of 2D multiferroic materials, with an emphasis on experimental methodologies rather than material taxonomy. We assess different conventional probes for magnetism and ferroelectricity and identify key limitations in single-technique approaches. We emphasize the importance of magneto-opto-electric cross-correlative measurements in establishing intrinsic multiferroic behaviour and outline future research directions for both fundamental studies and device applications.