[이슈] KAIST, 물리학 20년 난제 풀어…"기존 메모리 1만배 늘릴 수 있다"

이 이론은 외부 전기장 없이도 분극 상태를 유지하는 강유전체(ferroelectric)를 아주 작은 나노 크기(이를 0차원이라 부름)로 쪼갰을 때, 이 내부에 소용돌이 형태의 분극 분포가 발생할 수 있다는 이론이다.

만약 이 소용돌이 분포가 발생하고, 이를 제어하면 기존 대비 1만 배 이상의 초고밀도 메모리 소자로 응용이 가능할 것이라는 예측을 내놔 당시 학계의 이목을 끌었다.

연구를 주도한 KAIST 양용수 물리학과 교수는 "강자성체(자석)는 나노 크기로 작게 만들면 일정 이하 크기에서는 자석 성질을 잃어버린다는 것이 잘 알려져 있다"며 "반면, 강유전체를 모든 방향에서 아주 작게 나노 크기로 만들면(즉, 0차원 구조를 만들면) 어떤 현상이 발생하는 지는 오랜 기간 논란 거리였다"고 말했다.

연구팀은 인체 내부 장기들을 3차원적으로 보기 위해 병원에서 CT 촬영을 하는 것과 동일한 방식으로 투과전자현미경을 이용해 나노입자 이미지를 획득하고, 이를 3차원으로 재구성하는 방식의 원자 분해능 전자토모그래피 기술을 새로 개발했다.

연구팀은 이 기술로 강유전체인 바륨-티타늄 산화물(BaTiO3) 나노입자 내부 원자 위치를 3차원적으로 측정했다. 또 내부의 3차원적 분극 분포도 단일 원자 단위로 확인했다.

분극 분포 분석 결과, 연구팀은 20년 전 이론적으로 예측됐던 대로 강유전체 내부에 소용돌이를 비롯한 다양한 위상학적 분극 분포가 발생하고, 강유전체의 크기에 따라 내부 소용돌이의 개수 또한 제어할 수 있다는 사실을 처음으로 실험적으로 밝혀냈다.

https://n.news.naver.com/mnews/article/092/0002333110