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전자 스핀, 상온에서도 제어 가능해졌습니다 과학기술정보통신부 는 고려대와 서울대 공동연구팀이 금속 나노 나선 구조를 활용하여 상온에서 전자의 스핀을 선택적으로 조절할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 발표했습니다. 이번 성과는 기존에 유기분자에서만 가능했던 스핀 제어 기술을 금속 기반으로 확장함으로써, 실용화에 큰 가능성을 보여주고 있습니다.     카이랄 구조, 전자 스핀의 흐름을 바꾸다 연구팀은 전기화학적 방식으로 금속에 카이랄성을 부여한 나노 나선을 만들고, 이를 통해 특정 방향의 스핀만 통과하도록 조절하는 데 성공했습니다. 나선의 꼬임 방향에 따라 전자의 스핀 방향이 걸러지는 현상이 실험적으로 입증되었으며, 이는 자성체가 스핀을 정렬하는 능력과 결합해 상온에서도 긴 거리의 스핀 수송이 가능하다는 것을 보여줍니다. 나노 기술과 스핀트로닉스의 융합 이번 연구는 단순한 이론이 아닌 실제 나노 소자 형태로 구현되었다는 점에서 의의가 큽니다. 특히, 나선 구조의 방향성까지 제어 가능한 제조 공정은 향후 다양한 금속과 응용 분야로 확장 가능성이 높습니다. 기존에 스핀 유지 거리와 안정성에서 한계가 있었던 유기분자 기반 기술의 대안으로 주목받고 있습니다. ▲ 전자 스핀 상온 제어를 가능하게 하는 카이랄 나노구조 형성 과정 모식도 연구진은 전기화학적 방식으로 금속 이온을 환원시킬 때 입자의 결정화 과정에서 카이랄 분자를 첨가하여 금속 입자 표면에 흡착되어 그 꼬인 방향을 오른쪽, 왼쪽 카이랄 방향으로 조절하였습니다. 향후 전망 카이랄 자성 나노 구조는 스핀트로닉스 기술의 차세대 핵심으로 자리 잡을 전망입니다. 고속·저전력의 비휘발성 메모리, 정밀 센서, 양자정보 소자 등 응용 범위가 넓어, 본 기술이 상용화된다면 미래 반도체 및 정보기술 산업에 큰 변화를 가져올 것입니다. 국내 연구진이 이룬 이번 성과는 세계적인 기술 리더십 확보의 계기가 될 것입니다. 게재 논문 확인

거칠던 흑연, 거울처럼 변신하다 기초과학연구원(IBS) 의 다차원 탄소재료 연구단이 혁신적인 흑연 필름 생산법을 개발해 주목받고 있습니다. 이번 연구는 기존 흑연보다 결정 크기를 10,000배 키우고, 성장 속도는 20배 이상 높인 기술 로, 흑연의 산업적 활용 가능성을 크게 확장했습니다. ▲ 거울처럼 매끄러운 흑연 필름의 합성 메커니즘과 표면 이미지     결정이 크고 표면은 매끄러운 고품질 흑연 기존의 합성 흑연은 결정립이 작고 표면에 주름이 많아 성능에 한계가 있었지만, IBS 연구팀은 니켈-몰리브데넘(Ni-Mo) 합금으로 만든 다공성 기판을 사용해 이 문제를 해결 했습니다. 이 방식은 주름 없는 표면을 구현하고, 성장 속도도 초당 6.2개의 원자층으로 대폭 향상시켰습니다. 그 결과, 흑연 필름은 이론적 한계에 가까운 강도와 전도성을 갖추게 되었으며, AI 칩, 센서, 배터리 등 다양한 분야에 응용 될 수 있습니다. ▲ 거울처럼 매끄러운 흑연 필름의 샘플 이미지 및 투과 전자현미경 이미지     기술적 의미와 산업 파급력 이번 기술은 단순히 새로운 합성 방식에 그치지 않고, 고성능 전자소자와 미래 에너지 저장 기술의 기반이 될 수 있는 소재 혁신입니다. 특히, 고출력 반도체, MEMS 소자, 차세대 배터리 음극재 등 산업 전반에 걸쳐 널리 응용될 수 있어 파급력이 매우 큽니다. 논문명:  Synthesis and Properties of Mirror-Like Large-Grain Graphite Films.   흑연 필름의 미래는 더욱 밝습니다 이번 연구는 고품질 흑연 필름을 대면적으로 맞춤 생산할 수 있는 가능성을 제시하며, 향후 센티미터를 넘어 미터 단위의 확장도 계획 중입니다. 흑연을 활용한 첨단 기술 산업의 새로운 장이 열릴 것으로 기대됩니다.

자기장은 MRI와 같이 질병 진단에 매우 중요한 수단이나, 치료에는 사용이 되지 않고 있다. 즉, 자기장을 이용하면 MRI와 같이 생체 신호를 읽기나 검색은 가능하나, 쓰기나 교정 기능은 불가능한 상태이다. 기초과학연구원 (IBS) 나노의학 연구단 천진우 단장(연세대 교수)과 이재현 연구위원(연세대 고등과학원 교수) 연구팀은 자기장을 이용해 뇌의 운동신경을 무선 (wireless) 및 원격 (remote) 으로 정밀 제어하는‘나노 자기유전학(nano-magneto-genetics) 기술’을 개발했다. 연구진은 자기장에 감응하여 토크 힘 (5 pN (피코 뉴톤1)))을 발생하는 ‘나노나침반’을 개발하였다. 나노나침반의 토크 힘은 뇌세포의 피에조-1 (Piezo-1) 이온 채널2)을 개방하여, 뇌신경 신호 전달이 가능하다. 살아있는 동물(쥐)의 경우 나노나침반을 우뇌의 운동 신경 부위에 주입한 후 자기장을 가했을 때, 칼슘 이온이 세포 내로 유입되어 원하는 부위의 운동 능력을 촉진하였다. 이에 따라 쥐의 왼발 운동신경이 활성화되어 반시계 방향으로 운동하며, 운동능력이 약 5배 향상했다. 즉, 나노나침반이 자기수용체 (magneto-receptor, 磁氣受容體)로 작용하여, 뇌세포의 활성 제어가 가능함이 살아 움직이는 동물에서 증명된 것이다. 연구진이 개발한 자기유전학 장치는 MRI장비와 같은 크기(중심지름 70 cm)에서도 구동이 가능하며 사람의 뇌나 전신에 25mT(밀리 테슬라3))의 자기장을 전달할 수 있다. 자기장은 침투력이 높기 때문에 파킨슨병, 암과 같은 난치병 치료에 활용될 것으로 기대된다. 천진우 단장은 “나노 자기유전학은 원하는 세포를 유전공학으로 선택해 무선(wireless)·원격(remote)으로 뇌 활성을 제어하는 연구 플랫폼이 될 것”이라며 “뇌의 작동 원리 규명과 질환 치료 등 뇌과학의 새로운 지평을 열 것으로 기대한다”고 전했다. 이번 연구 결과는 국제학술지‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 1월 29일 01시(한국시간...