초록 ▼

□ 연구개요
자성 반데르발스 물질의 자기 이방성을 계산할 수 있는 계산 방법을 확립한다. 자성 반데르발스 물질 중에 반자성을 띠는 TMPS3 (TM=전이금속) 물질군의 경우에 제일원리 계산을 통하여 TMPS3 화합물의 자기 이방성이 성질이 정말 전이금속 원소의 종류에 따라서 중성자 산란 실험 및 자화율 측정 실험에서 관측한 바와 같이 많이 바뀌는가를 체계적으로 연구한다. 또한, 이 결과를 바탕으로 강자성 반데르발스 물질의 자기 이방성을 연구한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
자기 이방성 제일원리 계산 방법론 및

□ 연구개요
자성 반데르발스 물질의 자기 이방성을 계산할 수 있는 계산 방법을 확립한다. 자성 반데르발스 물질 중에 반자성을 띠는 TMPS3 (TM=전이금속) 물질군의 경우에 제일원리 계산을 통하여 TMPS3 화합물의 자기 이방성이 성질이 정말 전이금속 원소의 종류에 따라서 중성자 산란 실험 및 자화율 측정 실험에서 관측한 바와 같이 많이 바뀌는가를 체계적으로 연구한다. 또한, 이 결과를 바탕으로 강자성 반데르발스 물질의 자기 이방성을 연구한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
자기 이방성 제일원리 계산 방법론 및 상전이 몬테카를로 전산모사 계산 방법론 확립 그리고 이에 바탕을 둔 Quantum Espresso 자기 구속 조건 기능 및 클러스터 몬테카를로 계산 소프트웨어 개발 완료하였다.
개발한 방법론과 소프트웨어를 이용하여 반자성을 갖는 자성 반데르발스 TMPS3 물질군 (TM=Fe, Ni, Mn) 의 자기 이방성 및 상전이 현상 연구 완료.
확립한 방법론 및 반자성 반데르발스 물질군을 연구하면서 쌓은 경험을 바탕으로 강자성 반데르발스 물질의 자기 이방성 및 상전이 현상 연구를 수행하였다. CrI3를 연구하던 중에 과제가 종료되었다.
수행하기로 한 세 가지 소주제 모두 완료함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
Mermin-Wagner 정리는 응집 물질 물리학에서 매우 중요하다. 우리의 연구는 Mermin-Wagner 정리가 원자 구조의 안정성이 아니라, 실제 2차원 물질의 자기 상전이에 어떤 식으로 적용이 될 것인가를 밝혀낸 것이므로 기초 과학의 관점에서 중요한 결과이고 다른 2차원 물질의 자성 연구에 활용 될 것이다.
Mermin-Wagner 정리의 관점에서 2차원 물질이 물질의 종류와 두께의 함수로 전이 온도를 포함하여 어떠한 상전이 특성을 가질 것인가 하는 문제는 더 나아가서 스핀트로닉스 등 중요한 응용에 있어서 매우 중요한 결과가 될 것이다.
반데르발스 물질 뿐만 아니라 어떠한 물질에 대해서도 본 연구에서 제안하는 바와 같이 empirical parameter가 없는 제일원리로부터 총 에너지를 아주 많은 자기 구조와 자화 방향에 대해서 계산한 연구는 없었다. 왜냐하면 intra-layer 및 inter-layer 스핀-스핀 상호작용 모델을 만들기 위해서 적합한 계산 계들을 빠짐 없이 찾고 실제 계산을 수행하는 일이 어려운 도전적인 연구라서 그러하다. 여기에 더해서 클러스터 몬테 카를로 계산도 제일원리 계산 커뮤니티에서 많이 사용하던 방법이 아니라서 더욱 도전적인 연구이다. 이 때문에 2차원에서 3차원으로 넘어가는 실제 물질의 경우에 자기 상전이 현상이 어떻게 변화하는가를 제일원리 수준에서 들여다본 연구도 없었다. 우리의 연구는 비단 반데르발스 물질의 물성을 기초적인 수준에서 이해할 수 있게 된다는 수확 이외에, 이러한 방법론을 확립하여 더 많은 물질군에 적용될 수 있는 바탕을 마련한다는 의미도 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 33