이 작은 금속은 자석 없이 자기력을 전환하며 전자공학의 미래에 동력을 제공할 수 있습니다.

이 저대칭성 물질은 강력한 스핀-궤도 토크(SOT)를 생성합니다. 이는 차세대 메모리 및 로직 기술에서 자성을 조작하는 핵심 메커니즘입니다. 출처: 나노 자기 및 양자 스핀트로닉스 연구실/미네소타 트윈 시티 대학교, 편집

미네소타 트윈 시티 대학의 연구는 컴퓨터 메모리를 더 빠르고 에너지 효율적으로 만들 수 있는 소재에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

이 연구는 최근 동료 심사 과학 저널인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 에 게재되었습니다. 연구진은 이 기술에 대한 특허도 보유하고 있습니다.

기술이 계속 발전함에 따라 새로운 메모리 기술에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 연구자들은 일상 기술의 기능성을 향상시키기 위해 낮은 에너지 소비로 높은 성능을 발휘하는 기존 메모리 솔루션의 대안과 보완책을 모색하고 있습니다.

이 새로운 연구에서 연구팀은 니켈과 텅스텐의 조합인 Ni₄W라는 물질을 사용하여 소형 전자 소자의 자화를 더욱 효율적으로 제어하는 방법을 시연했습니다. 연구팀은 이 저대칭성 물질이 강력한 스핀-궤도 토크(SOT)를 생성한다는 것을 발견했습니다. 이는 차세대 메모리 및 로직 기술에서 자성을 조작하는 핵심 메커니즘입니다.

"Ni₄W는 데이터 쓰기에 필요한 전력 사용량을 줄여 전자기기의 에너지 사용량을 크게 줄일 수 있는 잠재력이 있습니다."라고 미네소타 트윈 시티 대학교 전기 및 컴퓨터 공학과(ECE)의 저명한 McKnight 교수이자 Robert F. Hartmann 의장인 Jian-Ping Wang이 말했습니다.

이 기술은 스마트폰과 데이터 센터와 같은 기기의 전력 소비를 줄이는 데 도움이 되어 미래의 전자 제품을 더욱 스마트하고 지속 가능하게 만들 수 있습니다.

"기존 소재와 달리 Ni₄W는 다방향으로 스핀 전류를 생성할 수 있어 외부 자기장 없이도 '자기장 없이' 자기 상태를 전환할 수 있습니다. Ni₄W는 단독으로 또는 텅스텐과 적층했을 때 모두 다방향으로 높은 SOT 효율을 나타냈으며, 이는 저전력 고속 스핀트로닉스 소자에 대한 높은 잠재력을 시사합니다."라고 왕 연구팀의 박사 과정 5학년생이자 본 논문의 공동 제1저자인 이페이 양(Yifei Yang)은 말했습니다.

니켈-텅스텐(Ni₄W)은 일반 금속으로 만들어지며 표준 산업 공정을 사용하여 제조할 수 있습니다. 저렴한 소재 덕분에 업계 파트너들에게 매우 매력적이며, 머지않아 스마트워치, 휴대폰 등 우리가 일상적으로 사용하는 기술에 적용될 수 있을 것입니다.

ECE의 박사후 연구원이자 이 논문의 공동 제1 저자인 이승준은 "우리의 계산을 통해 재료 선택과 SOT 실험 관찰이 확인되어 매우 기쁘다"고 말했습니다.

다음 단계는 이러한 소재를 이전 연구보다 더 작은 장치로 성장시키는 것입니다.

ECE 팀에는 왕, 양, 리 외에도 폴 팜버그 교수 토니 로우, 논문의 또 다른 선임 저자, 유치아 첸, 치 지아, 브라흐무두타 딕시트, 두아르테 소자, 이홍 판, 유한 황, 더위안 류, 온리 제이 베날리가 포함되었습니다. 이 연구는 미네소타 대학교 특성화 시설의 마이클 오들리즈코, 하비에르 가르시아-바리오카날, 구이촨 유, 그렉 하우그스타드, 그리고 화학공학 및 재료과학과의 잭 크레스웰과 솽 리앙과 함께 진행되었습니다.

본 연구는 스핀 기반 컴퓨팅 및 메모리 시스템 기술 개발을 위해 전국 전문가들을 한데 모으는 세계적인 연구 센터인 SMART(Spintronic Materials for Advanced InforRmation Technologies)의 지원을 받았습니다. SMART는 미국 국립표준기술원(NIST)이 지원하는 반도체 연구 기업(Semiconductor Research Corporation) 프로그램인 nCORE의 7개 센터 중 하나였습니다. 본 연구는 글로벌 연구 협력(Global Research Collaboration) 논리 및 메모리 프로그램의 지원을 받고 있으며, 미네소타 대학교 특성화 시설(University of Minnesota Characterization Facility) 및 미네소타 나노 센터(Minnesota Nano Center)와의 협력을 통해 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250720034015.htm