성능이 뛰어난 전기재료를 개발할 때 핵심은 저항으로 인한 에너지 손실을 줄이는 것이다. 전류가 표면에만 흐르고, 내부는 흐르지 않아 저항이 최소화 된 ‘위상절연체(Topological insulators)’에 적합한 물질을 스위스의 한 연구팀이 찾아냈다.
스위스 로잔연방공대 올레그 야지예프 교수팀은 비스무트 요오드화물(Bismuth iodide) 결정이 위상절연체 물질로 적합하다는 것을 실험으로 입증했다. 비스무트 요오드화물은 ‘푸른 납’이라고 불리는 원자번호 83번의 비스무트가 요오드와 화합한 물질이다.
연구팀은 비스무트 요오드화물에 전자빔을 쏴 방출되는 빛을 측정했다. 그 결과 특정 방향으로 움직이는 전자는 ‘업(up)스핀’ 상태, 그와 반대방향으로 움직이는 전자는 ‘다운(down)스핀’ 상태인 위상절연체의 특성이 나타났다. 연구팀은 “비스무트 요오드화물은 다른 위상절연체 후보 물질에 비해 분자 구조가 규칙적이어서 결함이 적다”며 “양자컴퓨터, 스핀트로닉스와 같은 새로운 분야에 유용하게 쓰일 것”이라고 말했다. 연구결과는 ‘네이처 머티리얼스’ 2015년 12월 14일자에 실렸다.
