일요일, 6월 7, 2026

자성체를 이용해 강력한 테라헤르츠파를 발생시킨다

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테라헤르츠파는 “테라헤르츠 간격”을 이해하려는 전 세계 연구자들이 집중적으로 연구하고 있습니다. 테라헤르츠파는 마이크로파와 적외선 사이의 특정 주파수를 가지고 있습니다. 이 범위는 이 파동에 대해 아직 알려지지 않은 것이 많기 때문에 “간극”이라고 합니다. 실제로 연구자들은 비교적 최근까지 이를 생성하는 기술을 개발할 수 없었습니다. 도호쿠 대학의 연구원들은 우리가 이러한 물결을 이해하고 지식 격차를 해소하는 데 더 가까워졌습니다.

미국 고등재료연구소(WPI-AIMR)와 공과대학원 연구진이 일반 자성재료보다 약 4배 높은 강도로 테라헤르츠파를 발생시키는 새로운 자성재료를 발견했다.

테라헤르츠파의 독특한 특성을 활용해 영상, 의료진단, 보안검사, 생명공학 등 다양한 산업분야에 활용될 것으로 기대된다. “테라헤르츠파는 광자 에너지가 낮고 X선과 달리 전리 방사선을 방출하지 않습니다. 따라서 환자 영상 촬영이나 현미경에 사용하면 조직이나 샘플에 덜 해로울 수 있습니다.”라고 Roma Mandal 부교수(WPI-AIMR)는 설명합니다. ).

(a) 웨일 자석: 코발트, 망간, 갈륨의 호이슬러 합금 결정의 개략도(Co2만화). (b) 빛에 의해 발생하는 테라헤르츠파. © 미조카미 시게메

이러한 응용 분야를 염두에 두고 도호쿠 대학 연구팀은 효율적이고 컴팩트하며 견고하고 비용 효과적인 테라헤르츠파 방출기를 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 토폴로지 재료의 일종인 웨일 자석은 테라헤르츠파 생성에 적합한 거대한 변칙 홀 효과를 생성하는 것으로 나타났습니다. 본 연구에서는 코발트, 망간, 갈륨의 Heusler 합금으로 만든 Weyl 자석의 단결정 박막 샘플을 준비하고 다양한 조건에서 연구했습니다.

Weyl 자석의 독특한 토폴로지 전자 구조에서 발생하는 거대 변칙 홀 효과가 광유도 테라헤르츠파를 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 이 성과는 Weyl 자석의 빛과 스핀 사이의 상호 작용에 대한 우리의 이해를 심화시킬 것입니다.

미조카미 시게미(Shigemi Mizokami) 교수는 “생성된 테라헤르츠파의 강도는 지금까지 개발된 스핀 여기 테라헤르츠 방출기보다 여전히 낮지만 구조가 더 간단하고 백금과 같은 값비싼 중금속이 더 이상 필요하지 않다”고 말했습니다.

Mandal과 그의 동료들은 이 자성 물질이 테라헤르츠파를 생성할 수 있으므로 스핀트로닉 장치 및 기타 중요한 응용 분야에 사용될 수 있음을 실험적으로 입증할 수 있었습니다. 새로 떠오르는 분야에서의 이러한 발견은 차세대 기술의 미래를 형성할 수 있습니다.

이 작품은 2024년 6월 7일 NPG Asia Materials에 게재되었습니다.

(a) Weyl 자석에 의해 생성된 광 유도 테라헤르츠파: 코발트, 망간 및 갈륨의 Heusler(Co) 합금2MnGa) 얇은 층이 본 연구에서 관찰되었습니다. (b) 해당 박막 샘플에서 관찰된 변칙적인 홀 효과. © 미조카미 시게메
출판 세부정보:

제목: 큰 변칙적 홀 효과를 갖는 Co2MnGa의 위상학적으로 영향을 받는 테라헤르츠 방출

저자: Roma Mandal, Rin Moma, Kazuaki Ishibashi, Satoshi Ehma, Kazuya Suzuki, Shigemi Mizokami

저널: NPG 머티리얼즈 아시아

디지털 ID: https://doi.org/10.1038/s41427-024-00545-9

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