과학자들은 마법처럼 빛을 휘게 하는 이상한 새로운 자석을 발견했습니다.

새로운 광학적 혁신은 가변자석의 존재를 확인하고 미래의 가볍고 고성능 자기 장치를 제시합니다. 출처: AI/Shutterstock

연구진은 첨단 광학 기술을 이용하여 새로운 자석의 자기적 특성과 그 기저 메커니즘을 밝혀냈습니다. 이 연구는 최근 제안된 세 번째 종류의 자성 재료인 "알터마그넷(altermagnet)"의 유망한 후보로 여겨지는 유기 결정에 초점을 맞췄습니다. 기존의 강자성체나 반강자성체와는 달리, 알터마그넷은 독특한 자기적 거동을 보입니다.

이들의 획기적인 발견에 대한 세부 내용은 최근 Physical Review Research 저널에 게재되었습니다.

"서로 끌어당기는 일반적인 자석과 달리, 교자석은 순자화 현상을 보이지 않지만, 반사광의 편광에는 영향을 미칠 수 있습니다."라고 도호쿠 대학교 물질연구소의 이구치 사토시 부교수는 지적합니다. "이로 인해 기존의 광학 기술을 사용하여 연구하기 어렵습니다."

이를 극복하기 위해 이구치와 그의 동료들은 빛 반사에 대한 새로 도출된 일반 공식을 유기 결정에 적용하여 그 자기적 특성과 기원을 성공적으로 밝혔습니다.

이 그룹에는 일본 싱크로트론 방사선 연구소의 이케모토 유카와 모리와키 타로, 간세이가쿠인 대학 물리천문학부의 이토 히로타케, 도호쿠 대학 물리학부의 이와이 신이치로, 그리고 역시 물질연구소의 후루카와 테츠야와 사사키 타카히코가 포함되었습니다.

연구팀이 새롭게 도출한 빛 반사에 대한 일반 공식은 맥스웰 방정식을 기반으로 하며, 여기서 연구한 유기 화합물과 같이 결정 대칭성이 낮은 물질을 포함한 광범위한 물질에 적용할 수 있습니다.

이 새로운 이론적 틀을 통해 연구팀은 정밀한 광학 측정법을 개발하고 이를 유기 결정 κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl에 적용할 수 있었습니다. 연구팀은 자기광학 커 효과(MOKE)를 성공적으로 측정하고, 비대각선 광전도도 스펙트럼을 추출하여 재료의 자기적 및 전자적 특성에 대한 자세한 정보를 제공했습니다.

결과는 스펙트럼에서 세 가지 주요 특징을 밝혀냈습니다. (1) 스핀 밴드 분할을 나타내는 에지 피크, (2) 결정 왜곡 및 압전 효과와 관련된 실수 성분, (3) 회전 전류와 관련된 허수 성분입니다. 이러한 결과는 물질의 교자성 특성을 확인할 뿐만 아니라 새롭게 개발된 광학 기법의 효능을 보여줍니다.

이구치는 "이 연구는 유기 화합물을 포함한 더 광범위한 재료에서 자성을 탐구할 수 있는 문을 열어주며, 가볍고 유연한 소재를 기반으로 한 고성능 자기 소자의 미래 개발을 위한 토대를 마련해줍니다."라고 덧붙였습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250824031547.htm