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유기라디칼 분자고체 - 양자스핀자성의 무대

전문가 제언: ○ 순수한 유기분자의 결정이 극저온에서 강자성체로 전이할 수 있음이 밝혀진 이래 유기분자의 자성연구는 전 세계적으로 첨단연구의 대상으로 다채롭게 전개되고 있다.

○ 강자성 등의 자기질서상태로 전이온도의 상승이나 전기전도, 광물성, 화학반응 등의 다른 물성들과 협조 아래 다양한 전자 및 IT산업에서의 용도를 넓혀갈 뿐 아니라 산소와 같은 불안정한 활성산소와 관련된 체내의 생리현상과 관련된 분야로의 활용이 기대되기 때문이다.

○ 이 글은 양자스핀효과를 키워드로 하여 유기화합물의 자성을 발현할 수 있는 물리적 배경에 대해 소개하고 있다.

– 특히 기수 교호양자 스핀계의 1중항 쌍 형성에 따르는 비결합전자의 생성이 강자성이나 페리자성을 나타내게 하며, 비교호 양자스핀계의 프러스트레이션이 국소적 키랄 스핀류에 의해 설명할 수 있음을 주장하고 있다.

○ 강자성 금속이나 자성 반도체를 응용하여 스핀류를 만들어 주입하는 스핀트로닉스의 연구가 최근 급진전되고 있는데, 해결할 문제는 많이 남아있으나, 이러한 스핀주입계와 유기분자 스핀계가 결합되면 양자성을 외부에서 제어가 가능해져 1중항 쌍이 존재하는 장소를 스위치할 수 있게 될 것으로 예상된다. 그러므로 유기분자를 단지 자성을 나타내는 물질로 보지 말고, 스핀양자성을 이용한 유기분자의 기능성 소자화와 함께 새로운 양자스핀상태를 갖는 분자나 집합체를 탐색하고 설계할 수 있는 능력을 갖춤으로써 앞으로의 우리의 합성 및 재료과학의 새로운 발전방향을 모색하는 데 참고해야 할 것으로 생각된다.

○ 우리나라의 젊은 유기합성화학이나 재료과학 연구자들도 앞으로 새로운 세기를 맞아 무한한 발전이 기대되는 이 분야의 연구에 적극적으로 참여하여 우리 합성화학 및 재료과학계의 발전에 기여가 있기를 기대한다.

저자: Masufumi Tamura
자료유형: 학술정보