전자의 회전을 이용해 기존 반도체보다 대량의 데이터를 저장하고도 소비전력은 줄일 수 있는 반도체를 만드는 방법이 미국의 한 대학 연구팀에 의해 발견됐다.
USA투데이는 캘리포니아 샌타바버라대학의 데이비드 오샬롬이 이끄는 회전전자(spintronic)팀이 전자의 자성을 띤 회전력을 제어해 반도체의 성능을 비약적으로 높일 수 있다는 연구결과를 근착 네이처지에 소개했다고 보도했다.
이번 연구는 반도체가 전하를 갖고 있을 뿐 아니라 자석처럼 업, 다운 또는 중간 상태로 존재하며 회전하려는 성질을 갖고 있다는 점에 착안해 정보를 저장하는 데 전자의 흐름을 이용하는 대신 전자의 회전을 이용하도록 했다.
오샬롬 팀은 갈륨아세나이드와 징크셀레늄 등 2개의 반도체 물질을 쌍으로 만들고 두 물질 사이에 전자를 통과시키는 과정에서 화씨 -450도 이하의 낮은 온도에 이르면 전기장이 전자의 회전력을 500∼4000%까지 향상시키는 것을 발견했다. 또 이같은 효과는 섬광에 의해서 지속적으로 발생하는 것으로 나타났다. 지금까지는 전자가 반도체를 통과하면서 회전력이 없어지는 것으로 생각돼 왔었다.
이와 관련, 물리학자들은 중간 상태 전자의 회전을 조작하는 데에는 적은 에너지가 필요하며 발열이 적기 때문에 컴퓨터의 스토리지를 증가시키고 소비전력은 낮출 수 있어 컴퓨터의 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또 이를 양자컴퓨터에 응용하면 데이터 정렬과 암호화의 속도를 크게 향상시킬 수 있을 것으로 보고 있다.
오샬롬은 “데이터를 유지하기 위해 전자의 회전을 사용할 수 있다는 것은 컴퓨터의 메모리를 비약적으로 증가시킬 수 있다는 것을 의미한다”며 “우리는 새로운 과학을 발견하고 새로운 가능성을 보았다”고 말했다.
<황도연기자 dyhwang@etnews.co.kr>