오카야마대학 대학원 자연과학연구과의 요코타니 나오시 교수의 연구그룹은 이산화크롬이 저온에서 하프메탈이라는 특수한 상태가 되는 것을 밝혔습니다.하프메탈은 스핀트로닉스라는 기술에 이용할 수 있다고 합니다.현재 컴퓨터는 전류로 작동하지만 불필요한 열이 발생하는 문제가 있습니다.이에 대해 스핀트로닉스는 발열하지 않는 정보 전달 기술로서 주목을 받고 있습니다.물질중의 전자가 가지는 스핀을 이용하는 기술입니다.
물질 속의 전자는 상향 또는 하향 중 하나의 스핀을 가지고 있지만, 많은 물질로 상향·하향 스핀은 페어가 되어 서로를 상쇄하고 있습니다.이에 대해 일부 물질은 스핀의 수가 다르고, 한 스핀이 남은 상태가 됩니다.특히 전기전도에 관련된 자유전자의 스핀이 남아 있는 상태를 하프메탈이라고 합니다.
지금까지 극저온의 이산화크롬은 스핀의 수가 크게 다른 것은 알고 있었지만, 하프 메탈이라는 증거가 없었습니다.이것을 확인하기 위해서는 물질 안의 스핀 상태를 직접 조사하는 것이 필요합니다.이것을 오카야마 대학에 건설된 벌크 민감 스핀 분해 광전자 분광 장치라고 하는 장치로 실시했습니다.이것에 의해 스핀수의 차이가 자유전자에 의한 것, 즉 이산화크롬이 하프메탈인 것이 밝혀졌습니다.또한 온도를 실온까지 올릴 때 스핀이 감소하는 것을 발견했습니다.이산화크롬은 극저온에서만 하프메탈이 되지만, 실온에서의 스핀트로닉스를 실현하는데 있어서 중요한 단서가 될 것이다.
스핀트로닉스가 실현되어 쓸데없는 발열을 줄일 수 있다면 인류 전체의 중요한 과제인 에너지 문제는 크게 전진할 것이다.그 첫걸음으로 새로운 기술과 관련된 현상과 물질의 성질을 아는 것은 필수적입니다.
