리서치 하이라이트

자기 재료에서의 스키르미온 바닥 상태

Nature 442, 7104

오랫동안 풀리지 않았던 현대 물리학의 난제 중 하나는 연속적인 필드(continuous field)에서 셀 수 있는 입자 개념의 입자 웨이브 쌍대성(particle-wave duality)을 설명하는 것이었다. 스키르미온(skyrmion)으로 불리는 입자 유사 상태는 현미경 크기에서부터 천문학적 스케일에 이르는 비선형 필드 모델(nonlinear field model)의 특성인 것으로 알려져 있다. 하지만 지금까지는 스키르미온이 여기된 상태나, 양자 홀 마그네트(quantum hall magnet)에서 터닝 패턴(turning pattern), 스핀 구조(spin texture)로 나타날 수 있는 외부 필드(external field) 또는 위상학적 결함에 의해서 안정화 되었을 때나, 액정(liquid crystal)에서의 푸른 상(blue phase)으로만 존재하는 것이 밝혀져 있었다. 최근 이론적인 연구를 통해서 스키르미온이 다양한 종류의 자기장 내에서 안정된 바닥상태(ground state)를 형성할 수 있으며, 이를 현대 자기 현미경(magnetic microscope)을 이용하면 직접 관찰하는 것이 가능하다는 사실이 제안되었다. 이와 같은 새로운 이론을 바탕으로 봤을 때, 스키르미온의 바닥상태는 매우 다양한 재료에서 흔하게 존재하고 있어야 할 것으로 여겨진다.