나노소자에서 2차원 특성과 1차원 특성의 변환현상 관찰 -Nature(Vol.458/Page740)

교육과학기술부는, 순수 국내 연구팀이 나노소자의 크기에 따른 특성연구를 통해 평면(2차원)과 선(1차원)의 성질이 공존하는 차원간의 변환(임계현상)을 실제로 관찰하고 이러한 변환에 보편적인 규칙이 존재함을 세계 최초로 밝히는 획기적인 연구성과를 거두었다고 밝혔다.
○ 동 연구성과는 교육과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 중견연구자지원사업(구 국가지정연구실사업)의 지원을 받은 서울대학교 물리천문학부 최석봉(崔錫棒, 38세) 교수팀과 포스텍 물리학과 이현우(李鉉雨, 39세) 교수팀에 의해 이루어졌고, 영국의 권위 있는 과학저널인 '네이처(Nature)'지 4월 9일 자(미국 동부시간 기준 4월 8일(수) 13시)에 게재될 예정이며,
○ 이 논문은 네이처 심사위원들로부터 “지금껏 많은 과학자들이 풀지 못했던 문제를 명확히 해결해주는 매우 신뢰성이 높은 첫 실험 증거”로 평가받았을 뿐만 아니라, “앞으로 주목받을 나노스핀트로닉스 분야를 비롯한 다양한 나노소자의 개발과 응용에 독창적인 기여를 할 훌륭한 논문(really excellent paper)”이라는 극찬을 받았다.


□ 연구팀은 초소형, 초고용량, 휴대용 전자기술의 급속한 발전에 따라 메모리 등 저장장치에 이용되는 첨단 나노소자(대략 수백 나노미터(~100nm = 10-7m) 이하 크기) 의 크기에 따른 특성연구를 통해 이러한 변환현상을 관찰하였으며, 이는 자체적인 기술력으로 설계·제작한 세계 유일의 측정 장비인 자구벽-추적 광학계를 통해서만이 가능할 수 있었다.
○ 자구벽-추적 광학계는 주사식 자성 현미경(scanning magnetic microscope)으로 물질의 외부 자기장에 대한 반응을 관찰하기 위한 목적으로 만들어졌으며, 동 연구에서는 나노소자의 크기가 평면(2차원)에서 점점 작아져 어느 시점에 오면 평면의 특성이 아닌 새로운 특성 즉, 선(1차원)의 특성이 나타남을 입증하는데 결정적인 역할을 하였다.
□ 동 연구는 장비뿐만이 아니라, 시료의 제작에서부터 측정, 분석까지 모두 순수 국내 연구팀의 노력으로 이루어졌다는 점에서 그 의의가 크다고 할 수 있으며,
○ 서울대 최석봉 교수팀과 포항공대 이현우 교수팀은 한국과학기술연구원 신경호 박사팀, 삼성종합기술원 서순애 박사팀 등 국내 우수 연구팀과의 협력 연구를 통해 이러한 쾌거를 이룰 수 있었다고 강조했다.
○ 최 교수는 “이는 그동안 축적된 국내의 연구 기반과 연구진의 수준이 이제 세계적인 수준에 이르렀으며, 앞으로 세계적인 연구를 선도할 수 있는 국내 여건이 조성되어 있다는 사실을 반증하는 일이기도 하다.”고 언급했다.
□ 두 개의 물리 현상(평면, 선)의 변환(임계현상)을 과학적으로 입증하고 이러한 변환에 대한 어떤 보편적인 규칙을 발견한 동 연구결과는,
○ 그동안 많은 연구자들이 밝히고자 했으나 실제로 증명할 수 없었던 복잡·다양한 생명현상, 자연현상들 속에서의 어떤 보편적 규칙*이 존재할 가능성을 제시한 좋은 실례로 네이쳐로부터 높은 평가를 받았을 뿐만 아니라 기존 연구의 틀을 뛰어넘는 획기적인 시도로 과학자들의 시야를 넓히는 계기가 될 것으로 전망되었다.
* 자연계의 보편적 규칙의 예 : 고체, 액체, 기체 사이의 변환 등
□ 최 교수는 “이 연구는 다양한 자연현상으로부터 보편적 법칙을 찾기 위한 순수 과학의 일환으로 시작하게 되었지만, 이번 연구의 결과는 나노스핀트로닉스 등 차세대 나노기술의 안정성과 신뢰성에 필요한 기초 원리를 제공한 것으로 이 분야 산업 전반에 기여할 수 있을 것”으로 전망했다.