자기와 전기를 연결해 더 빠른 기술을 구현하는 획기적인 기술

미세한 자기파인 마그논(magnon)은 전기 신호를 생성하여 컴퓨팅 효율을 혁신할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 발견은 자기 시스템과 전기 시스템을 통합하는 초고속 저전력 컴퓨터 칩 개발로 이어질 수 있습니다.

델라웨어 대학의 엔지니어들은 컴퓨팅에서 자기력과 전기력을 연결하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이 발견은 훨씬 적은 에너지를 소모하면서도 획기적으로 더 빠른 컴퓨터를 개발하는 길을 열어줄 수 있습니다.

작은 자기파가 전기 신호를 생성합니다

미국 국립과학원 회보 에 게재된 연구에 따르면, 국립과학재단에서 자금을 지원하는 재료연구과학공학센터인 CHARM(Center for Hybrid, Active and Responsive Materials)의 연구진은 고체 물질을 통과하는 작은 자기파인 마그논이 측정 가능한 전기 신호를 생성할 수 있다고 보고했습니다.

이 발견은 미래의 컴퓨터 칩이 자기 및 전기 시스템을 직접 통합하여 오늘날 장치의 성능을 제한하는 지속적인 에너지 교환의 필요성을 없앨 수 있음을 시사합니다.

Magnons가 정보를 전송하는 방법

기존 전자 장치는 하전된 전자의 흐름에 의존하는데, 이 전자는 회로를 통과할 때 열로 에너지를 잃습니다. 이와는 대조적으로, 마그논은 전자의 동기화된 "스핀"을 통해 정보를 전달하여 물질 전체에 파동과 같은 패턴을 생성합니다. UD 연구진이 개발한 이론적 모델에 따르면, 이러한 자기파가 반강자성 물질을 통과할 때 전기 분극을 유도하여 측정 가능한 전압을 효과적으로 생성할 수 있습니다.

초고속, 에너지 효율적인 컴퓨팅을 향해

반강자성 마그논은 테라헤르츠 주파수로 이동할 수 있는데, 이는 기존 물질의 자기파보다 약 천 배 빠릅니다. 이러한 놀라운 속도는 초고속 저전력 컴퓨팅에 유망한 길을 제시합니다. 연구진은 현재 실험을 통해 이론적 예측을 검증하고, 마그논이 빛과 어떻게 상호 작용하는지 연구하고 있으며, 이를 통해 마그논을 더욱 효율적으로 제어할 수 있는 방법을 개발할 수 있을 것으로 기대합니다.

양자 물질 연구 발전

이 연구는 최첨단 기술을 위한 하이브리드 양자 소재 개발이라는 CHARM의 더 큰 목표에 기여합니다. CHARM 연구진은 자기, 전자, 양자 시스템 등 다양한 유형의 소재를 어떻게 결합하고 제어하여 차세대 기술을 개발할 수 있는지 연구합니다. CHARM의 목표는 환경에 반응하고 컴퓨팅, 에너지, 통신 분야의 획기적인 발전을 가능하게 하는 스마트 소재를 설계하는 것입니다.

이 연구의 공동 저자는 Federico Garcia-Gaitan, Yafei Ren, M. Benjamin Jungfleisch, John Q. Xiao, Branislav K. Nikolić, Joshua Zide, Garnett W. Bryant(NIST/메릴랜드 대학교)입니다. 본 연구는 미국 국립과학재단(NSF)의 연구비 지원(DMR-2011824)을 통해 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251104094141.htm