교환 바이어스를 통한 초상자성 한계 극복

이번 주 네이처에는 컴퓨터 메모리의 크기를 획기적으로 줄이기 위한 기술개발에서의 장애요소를 제거할 수 있는 연구결과가 발표되었다. 자기성 나노 입자(magnetic nanoparticle)는 특정 크기 이하가 되면 안정적인 자기장 배열을 잃게 되고, 이러한 상태에서의 자기성 나노 입자 당 자기장 이방성 에너지(magnetic anisotropic energy)는 열 에너지와 거의 유사하게 된다. 정보 저장 산업계에서는 이러한 ‘초상자성 한계(superparamagnetic limit)’를 극복하기 위한 연구를 해왔다. 최근 연구를 통해 강자성(ferromagnetic)과 반(反) 강자성(antiferromagnetic) 물질 간의 자성 교환 연결 형태로 이루어지는 이방성의 외부 요인 유발에 대한 내용이 새롭게 밝혀졌다. 테스트 시스템에서 강자성을 띠는 직경 4 나노미터의 코발트 나노 입자가 상자성(paramagnetic)의 주형에서는 절대온도 10K에서 자기장 모멘트를 잃어버렸지만, 반(反) 강자성 주형에서는 290K에서 동일한 현상이 일어나는 것이 관찰되었다. 이러한 실험은 연성, 경성, 산화물, 금속성 등의 어떠한 나노 입자 시스템에도 적용하는 것이 가능하며, 다양한 물질에서 초상자성 한계(superparamagnetic limit)를 극복하기 위한 연구를 가속화 시킬 수 있을 것으로 보인다.