Universality classes of magnetic domain wall motion

스핀 정렬된 전류에 의한 자구벽 이동 현상은 자구벽 메모리(racetrack memory)소자로 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 산불의 진행 또는 종이 위에 쏟아진 커피의 번짐 등과 같은 “fractal interface“ 운동을 연구하는데 기초적이고 효과적인 방법을 제시한다.

본 연구진은 수직자성을 가지는 Pt/Co/Pt 박막 구조에서 자구벽 운동을 방해하는 결함(defect)을 최소화하는 공정을 개발하였고. 그 박막을 nanowire로 제작 하여 기존의 결과들 보다 한 차수 낮은 전류밀도로(1e11 A/m^2 이하) 두 개의 자구벽을 동시에 움직이는 성과를 수직자성 물질에서 세계 최초로 얻어냈다. 본 연구 성과는 수직자성 물질을 이용한 자구벽 메모리가 구현될 수 있다는 가능성을 열어준 것으로 평가되고 있다.
또한, 현저히 낮은 전류밀도는 소자의 온도를 불과 수 Kelvin 만 상승시키기 때문에 순수한 스핀토크 효과를 분석할 수 있었다. 자구벽을 자기장과 전류로 동시에 또는 각각 따로 움직인 속도를 유효자기장에 대해 분석한 결과 금속에서의 자구벽 운동은 자기장과 전류에 대해 같은 보편성을 갖고 있음을 발견하였다. 이는 자연계에 존재하는 여러 경계면의 운동이 그 발생 원인은 서로 다르지만 왜 비슷한 보편성을 갖고 있는가에 대해 실험적, 이론적으로 설명한 획기적인 결과라 할 수 있다.

본 연구 성과는 Physical Review Letters 에 출간되었고, “Journal Club for Condensed Matter Physics\"가 highlighted work 로 선정하면서, 기존의 “fractal interface“운동에 대한 통계학적 이론 접근이 너무 단순화 되어있어 실제 현상과의 괴리가 있었지만, 본 연구결과가 그 나아갈 방향을 제시한다고 평가했다.

http://www.condmatjournalclub.org/?p=1268
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.107.067201