한양대학교 물리학과 천상모 교수 공동연구팀이 딱정벌레 구별 원리로 에너지 손실과 발열 현상이 없는 '꿈의 소자'인 솔리톤 소자의 응용을 앞당길 수 있는 기술을 개발했다.

천 교수 연구팀은 포스텍 김태환 교수, 독일 율리히연구소 김현중 박사와 함께 원편광(빛의 전기장의 진동방향이 시간에 따라 일정하게 변하는 현상) 이색성이 전하밀도파의 나선상 적층배열에 따라 달라지는 것을 최초로 확인했다. 연구는 물리학계의 권위지 중 하나인 피지컬리뷰레터스(Physical Review Letters)를 통해 발표했다.

인공지능과 빅데이터 등 점차 고도화된 신기술을 실생활에 적용하기 위해서 방대한 정보를 신속히 처리할 반도체 기술 경쟁 역시 치열해지고 있다. 현재 사용 중인 정보 처리 방법인 이진법 방식으로는 한계가 있어 다진법 소자에 관한 관심이 높아진 상황이다.

그 가운데 4진법으로 동작하는 솔리톤 소자는 정보저장과 연산을 동시에 수행하는 인간의 뇌와 닮은 소자로서 더욱 각광을 받고 있다. 그러나 솔리톤을 대량으로 생성하거나 제어하는 것이 지금까지 난제로 남아 있어, 소자 응용에 큰 장애물이었다.

연구팀은 준1차원 전하밀도파의 나선상 적층배열을 특정 원편광을 이용하여 발생시키는 방법을 고안해냈다. 이를 활용하면 원편광을 조절하여 자유롭게 특정 솔리톤을 대량으로 손쉽게 생성할 수 있을 것이라 전망했다.

한편, 이번 연구 성과는 한국연구재단, 포스코 청암재단, 독일 알렉산더 폰 훔볼트 재단의 지원을 받아 수행됐다.