[스크랩] 원자단위로 정보저장...세상에서 가장 작은 메모리

사물인터넷 시대의 도래로 더 작고 더 빠르며, 소비전력이 낮은 전자소자가 필요한 상황이다. 하지만 실리콘 소재를 활용한 전자소자의 발전은 한계에 다다랐다.

만약 원자 하나로 1비트의 디지털신호를 구현한다면 어떨까. 전문가들은 지금까지 상영된 모든 영화를 USB 메모리카드 한 개 크기의 칩에 담고도 남을 것이라고 말한다. 

연구자들은 벌크소재와는 전혀 다른 성질의 나노 단위 이하 물질로 한계 극복에 나섰다. 미래창조과학부 산하 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단 안드레아스 하인리히 단장(이화여대 물리학과 교수)은 홀뮴(Ho) 원자 한 개로 1비트를 안정적으로 읽고 쓰는 데 성공했다. 현재 상용화된 메모리는 1비트 구현에 약 십만 개의 원자가 필요하다. 

이번 성과는 A. 하인리히 단장이 IBM 재직 시절 주도했다. 연구는 미국 IBM 알마덴 연구소의 주사터널링현미경(STM)으로 진행됐다. STM 조작으로 산화마그네슘(MgO) 기판 표면 위에 놓인 홀뮴 원자는 위(up)와 아래(down) 방향 둘 중 하나의 스핀을 갖는다. 두 경우 전류 크기가 서로 달라 STM으로 전류를 측정해 원자의 스핀을 읽을 수 있다. 만약 STM 탐침으로 홀뮴 원자에 전압 펄스를 가하면 홀뮴 원자의 스핀이 반대로 바뀐다. 

또한 연구진은 홀뮴 원자 옆에 철 원자를 놓아, 홀뮴의 스핀을 읽는 일종의 원격 센서로 활용했다. 각 원자가 낱개의 자석인 홀뮴이 만드는 자기장은 철 원자를 반대방향으로 자화시킨다. 철 원자의 전자스핀공명(ESR)을 측정하면, 홀뮴 원자의 스핀을 쉽게 감지할 수 있다. 단일 원자의 ESR 측정은 연구진의 독점 기술로 최근 해당 내용이 네이처 나노테크놀로지에 소개된 바 있다. 원자가 만드는 자기장을 감지해 디지털신호를 읽는 방법으로, 현재 상용화된 하드 디스크가 정보를 읽는 원리와 유사하다.

연구진은 홀뮴 원자 두 개로 총 네 가지 ESR신호를 구분지어 읽는데도 성공했다. 홀뮴 원자들은 1nm 정도 간격으로 밀집해도 서로 영향을 주지 않았다. 그만큼 원자를 촘촘히 배열할 수 있어, 저장밀도를 혁신적으로 높일 수 있다. (서울경제)

* 기사 원문 : http://www.sedaily.com/NewsView/1ODAW8XQO1

출처 : 지구촌365일

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