탄소나노축구공 모양의 풀러린 자석 발견 - 양성자 빔을 쬔 풀러린의 상온 강자성 실증 -
연국결과개요
1. 연구배경
2001년 이후 발표된 풀러린 고분자에 대한 제일원리 계산에서는 상온 강자성이발견되지 않았다. 비슷한 시기에 풀러린 고분자에서 보고된 강자성이 여러 모로철 또는 철-탄소 화합물의 강자성과 유사하다는 것이 알려졌다. 이런 결과는Makarova 등이 논문을 철회하게된 계기가 되기도 했지만, 다른 한편으로는, 광산화 반응 처리된 풀러린에서 관측된 상온 강자성의 기원에 대한 의문을낳았다. 풀러린 자체는 자기모먼트를 갖지 않지만, 산소의 흡착 또는 탄소 원자가빠진 빈자리 (탄소 결함) 등이 자기모먼트의 원인으로 추측되었다. 하지만, 안정한 상태에서 산소가 흡착된 풀러린은 자기모먼트를 갖지 않는다는 것이제일원리 계산으로부터 밝혀졌고, 탄소 결함은 자기모먼트를 형성하지만자기모먼트 사이의 상호작용이 매우 약해 극저온에서만 강자성이 가능할 것으로예측되었다. 수소 (H), 불소 (F) 또는 수산화기 (OH) 등의 일가 이온이 흡착된풀러린에 대한 제일원리 계산은 자기모먼트의 형성을 예측했지만, 전반적으로풀러린 자석에 대해 회의적인 분위기 팽배하면서 관심도 조금씩 줄어든다.2011년, 이철의 교수 연구진은 제일원리 계산을 통해 수소 흡착된 풀러린이철 등의 금속 자석과 유사한 메커니즘을 통해 상온 강자성이 가능할 것으로예견했다. 이 연구는 풀러린 자석에 대한 기존의 논쟁을 적어도 원리적인측면에서는 일정 부분 해결할 것으로 기대되었지만 이론적인 가능성만으로는부족했다.
그래핀의 상온 강자성을 실험적으로 관측한 최근의 논문들에서는, 실험적으로관측된 그래핀 자석의 스핀이 제작방법에 따라 1 또는 1/2라는 것을 규명했다. 스핀 값을 실험적으로 확인함으로써 그래핀 자석에 대한 이론과 실험 사이에접점이 생긴 것이다. 이에 반해 지난 10여년간 풀러린에서 상온 강자성을관측했다는 실험 논문이 여럿 발표되었지만 풀러린 자석의 스핀은 여전히규명되지 않은 상태였다.
탄소나노축구공 모양의 풀러린 자석 발견
2011년 이철진 교수 연구진의 연구가 뭐야
제일원리 계산