[전남광주=뉴시스]이창우 기자 = 자석의 방향을 바꾸는 것만으로 전기가 통하지 않는 절연체의 열전달 특성이 달라지는 현상이 확인됐다.

전기 절연을 유지하면서 열 흐름을 조절하는 전자소자와 차세대 정보소자 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

26일 광주과학기술원(GIST)에 따르면 물리·광과학과 이종석·신동빈 교수팀은 한국표준과학연구원 등과 공동으로 자성을 띠는 얇은 금속막의 자화 방향에 따라 카이랄 석영의 열전달 특성이 달라지는 현상을 규명했다.

공동연구팀은 코발트와 백금을 여러 층으로 쌓은 자성 금속막을 왼손형·오른손형 원자 배열을 가진 석영 결정에 결합한 뒤 레이저로 가열해 열의 이동을 측정했다.

그 결과 자화 방향을 반대로 바꾸면 금속막과 석영이 맞닿은 부근의 유효 열전도도가 달라졌으며 그 차이는 상온에서 약 7%, 50K(영하 223도)에서 약 20%로 나타났다.

반면 원자 배열이 규칙적이지 않은 비정질 이산화규소에서는 자화 방향에 따른 변화가 거의 없어 석영의 결정 구조가 영향을 미치는 것으로 분석됐다.

공동연구팀은 원자들의 집단적 진동인 '포논'의 회전 성향이 열전달 변화에 관여할 가능성도 시뮬레이션으로 확인했다.

신동빈 교수는 "자성체의 자화 방향에 따라 절연체의 열전달 특성이 달라지고 그 변화에 원자 진동의 회전 성향이 관여할 가능성을 제시했다"고 말했다.

이종석 교수는 "전기 절연을 유지하면서 열 흐름을 정밀하게 조절하는 소재와 소자 개발의 기초가 될 것"이라고 밝혔다.

GIST 물리·광과학과 이종석(현 KAIST)·신동빈 교수가 지도하고 최인혁 박사와 김대헌 박사과정생이 공동제1저자로 참여한 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받았다.

연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인에 지난 13일 게재됐다.


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