[📪정보] 양자물질로 초강력 소형컴퓨터 구현 가능

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출처 : 양자 물질로 초강력 소형 컴퓨터 구현 가능 - 사이언스모니터 | The Science Monitor (scimonitors.com)

컴퓨터의 정보는 전자의 이동에 의해 반도체를 통해 전달되고 자성체의 전자스핀 방향으로 저장된다. 스핀트로닉스(spintronics)라고 불리는 새로운 분야에서 연구원들은 성능을 향상시키면서 장치는 축소하기 위해 두 양자 특성을 결합한 고유한 재료를 찾고 있다.

미국 콜럼비아 대학(Columbia University) 화학자 및 물리학자 팀은 크롬 황화물 브로마이드(CrSBr)라는 물질에서 전자 이동과 자기 사이의 강력한 연관성을 발견했다.

연구는 네이처 머티리얼즈(Nature Materials)에 발표됐다.

화학자 자비에 로이(Xavier Roy) 연구실에서 만든 CrSBr은 몇 개의 원자 두께인 적층 가능한 2D 층으로 벗겨낼 수 있는 소위 반 데르 발스(van der Waals) 결정이다. 산소와 물에 의해 빠르게 파괴되는 관련 물질과 달리 CrSBr 결정은 주변 조건에서 안정적이다. 이 결정은 또한 -280F의 비교적 높은 온도에서 자기 특성을 유지하여 -450F의 온도 냉각을 위한 값비싼 액체 헬륨이 필요하지 않다.

2020년 Columbia에서 물리학 박사 학위를 취득한 Roy 연구소의 박사후 연구원 Evan Telford는 “CrSBr은 다른 2D 자석보다 작업하기가 훨씬 더 쉽기 때문에 새로운 장치를 제작하고 특성을 테스트할 수 있다”라고 말했다.

동료인 워싱턴 대학 Nathan Wilson과 Xiaodong Xu와 Columbia의 Xiaoyang Zhu는 CrSBr이 빛에 반응하는 방식과 자기 사이의 연관성을 발견했다. 이번 연구에서 Telford는 전자 속성을 탐구하는 노력을 주도했다. 연구팀은 전기장을 사용하여 다양한 전자 밀도, 자기장 및 온도에 걸쳐 CrSBr 층을 연구했다. 다른 매개변수는 재료에서 다른 효과를 생성하도록 조정할 수 있습니다. CrSBr의 전자 특성이 변경됨에 따라 자성도 변경됐다.

Roy는 “반도체는 조정 가능한 전자 특성을 가지고 있다. 자석은 조정 가능한 스핀 구성을 가지고 있다. CrSBr에서는 이 두 개의 손잡이가 결합돼 있다. 이는 CrSBr을 기초 연구와 잠재적인 스핀트로닉스 응용 분야 모두에 매력적으로 만든다”고 말했다.

Telford는 “자기는 특히 재료의 크기가 줄어들면서 직접 측정하기 어려운 특성이지만 전자가 저항이라는 매개변수를 사용하여 이동하는 방식을 측정하는 것은 쉽다. CrSBr에서 저항은 관찰할 수 없는 자기 상태에 대한 프록시 역할을 할 수 있다”고 말했다.

연구원들이 언젠가 이러한 2D 자석으로 칩을 구축할 때 양자 컴퓨팅에 사용될 수 있고 작은 공간에 방대한 양의 데이터를 저장할 수 있을 것으로 기대한다. 재료의 전자적 특성과 자기적 특성 사이의 연결은 층의 결함으로 가능했다.

Roy 연구실은 재료의 특성을 미세 조정하는 능력을 향상시키기 위해 의도적인 결함이 있는 박리 가능한 반 데르 발스 결정을 성장시키는 방법을 실험 중이다. 그들은 또한 가치 있는 결합 속성을 유지하면서 더 높은 온도에서 다양한 요소 조합이 기능할 수 있는지 여부를 탐구하고 있다.

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