[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 김갑진 교수 연구팀이 자석 내부의 미세 진동인 ‘스핀파(Spin wave)’를 활용해 나노 크기에서 주파수를 크 폭으로 변환하는 데 성공했다고 17일 밝혔다.
연구의 핵심은 머리카락보다 얇은 자성 물질을 쌓은 ‘인공 반강자성체(SAF)’ 구조에서 발견한 ‘모드 변환(mode hopping)’ 현상이다.
연구팀은 스핀파의 기본 단위인 ‘마그논(Magnon)’이 서로 나뉘거나 합쳐지는 상호작용을 통해, 주파수를 5GHz 이상 순간적으로 바꿀 수 있음을 최초로 입증했다.
마치 라디오 채널을 버튼 하나로 완전히 바꾸듯 복잡한 회로 없이도 주파수를 제어할 수 있는 길이 열렸다. 연구팀은 외부 신호의 세기만 조절해 스핀파의 상태를 ‘툭’ 변화시킴으로써 장치 구조는 단순화하면서도 전력 효율은 극대화했다.
이 기술은 정보를 ‘0’과 ‘1’로 구분하는 스위치 역할이 가능해 차세대 반도체나 인간의 뇌를 모사한 뉴로모픽 컴퓨팅에도 활용될 수 있다.
김갑진 교수는 “이론으로만 존재했던 자석 진동 기반의 정보 처리 원리를 실제 나노 소자에서 구현해낸 사례”라며 “발열 없는 초저전력 컴퓨팅과 고속 신호 처리 기술 발전에 중요한 기반이 될 것”이라고 설명했다.
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