서울대 박제근 연구팀, 2차원 자성 연구 ‘RMP’ 게재
2026.04.22 00:02
스핀트로닉스·양자소자 핵심 기반 기대
한국인 RMP 게재 매우 드문 사례
과학기술정보통신부는 서울대학교 박제근 교수 연구팀이 ‘2차원 자성 반데르발스(van der Waals)’ 분야 연구 성과와 향후 전망을 집대성한 논문을 물리학 최고 권위 학술지 Reviews of Modern Physics(RMP)에 게재했다고 밝혔다. 이번 연구는 과기정통부 개인기초연구(리더연구) 사업 지원으로 수행됐다.
이번 논문은 22일 자정(한국시간)에 게재된다. 박 교수는 교신저자로 참여했다. 해당 분야를 주도해 온 한국·미국 연구자 7명이 공동 저자로 참여해 국제 협력 성과도 더했다.
자석은 일반적으로 원자가 입체적으로 쌓인 3차원 구조에서 안정적인 자성을 유지한다. 반면 원자 한 층 두께의 2차원 상태에서도 자성이 유지될 수 있는지는 물리학계의 오랜 난제로 남아 있었다.
1943년 라르스 온사거가 이론적으로 가능성을 제시했다. 다만 실제 실험으로 입증하진 못했다. 이후 박제근 교수 연구팀은 2016년 삼황화린철(FePS3)을 이용해 영하 118도 이하에서 자성 원자층을 추출하는 데 성공했다. 세계 최초로 증명한 것이다.
이 성과는 2차원 자성 반데르발스 연구 분야를 탄생시키는 계기가 됐다. 이후 10여 년 동안 관련 연구가 급속히 확산했다.
이번 논문은 박 교수가 2010년부터 진행한 연구 발자취를 88페이지 분량으로 정리한 종합 리뷰다. 단행본으로 환산하면 250페이지가 넘는 방대한 내용이다. 2차원 스핀 해밀토니안 구현부터 자기 엑시톤, 플로케 조작 등 새로운 양자 현상까지 폭넓게 담았다.
또한 미해결 과제와 유망 연구 방향을 제시해 향후 전 세계 학계의 표준 지침서로 활용될 전망이다.
특히 RMP는 수십 년간 해당 분야를 이끈 극소수 연구자에게만 초청 집필 기회가 주어지는 학술지다. 한국인이 1저자 또는 교신저자로 이름을 올린 사례가 창간 이후 한 차례에 불과할 정도로 매우 드물다.
이번 성과는 학문적 의미를 넘어 산업적 활용 가능성도 제시했다. 반데르발스 자성체 내 스핀 기반 양자 현상 제어 기술은 차세대 스핀트로닉스와 양자소자 기술의 핵심 기반이 될 것으로 기대된다.
박 교수는 “한국에서 세계 최초로 개척한 연구가 이제 매년 1000편 이상의 논문이 발표되는 글로벌 핵심 분야로 성장했다”며 “대한민국이 양자물질과 차세대 스핀소자 분야의 세계적 허브로 도약하는 데 이바지하겠다”고 밝혔다.
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