위상 물질은 뫼비우스 띠처럼 꼬인 전자구조와 고유한 마디 전자상태를 갖는 물질입니다. 이때 나타나는 위상 마디 전자상태는 소재의 물성을 깊이 이해하고 새로운 물성을 찾아내기 위한 열쇠로 여겨져 지난 십여년간 큰 주목을 받았습니다. 최근 위상물질에 대한 연구가 심화되면서, 자기적인 특성과 위상 마디상태를 동시에 갖는 물질인 ‘위상 자성체’에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 위상 자성체는 기존의 위상 물질과는 달리 위상 마디상태의 성질이 자기적인 구조나 자기 모멘트의 방향에 따라 쉽게 변화하기 때문에 이를 통한 전하 또는 스핀의 전도특성 역시 자성상태에 민감하게 의존합니다. 따라서 이와 같은 고감도의 자기전도 특성을 이용하면 위상 스핀 정보소자라는 새로운 응용을 가능하게 할 것으로 기대됩니다. 

본 연구에서는 위상마디 전자상태를 가지면서, 2 차원 소자제작에 적합한 반데르발스 결정구조를 갖는 자성 반데르발스 반도체 신물질을 합성하고자 합니다. 독특한 위상 전자구조와 함께 반데르발스 구조라는 층상 결정구조를 동시에 갖는 자성 소재를 이용하면 앞서 언급한 고감도의 자기전도 특성이 수에서 수십나노미터의 얇은 적층 소자 구조에서도 잘 유지될 것으로 예상됩니다. 이러한 고감도 자기 전도 특성은 저온 스핀 메모리 소자에 활용될 수 있어 고성능 저온 컴퓨팅 기술 개발에도 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다. 구체적으로는 새로운 위상마디선 반데르발스 자성 반도체 소재를 합성하고, 이러한 소재에서 기대되는 강한 스핀-궤도상호작용과 고감도 자기전도 특성을 확인할 계획입니다. 또한 발견된 소재를 이용하여 자기 접합 또는 초전도 접합를 제작하고, 기존의 소재에 비해 에너지 효율면에서 획기적으로 개선된 고성능 2 차원 스핀/초전도 메모리 소자 구동을 실증할 계획입니다. 이와 같은 연구를 통해 자성 소재와 스핀 소자 분야에서 기존의 성능한계를 극복하는 새로운 돌파구를 제시하고자 합니다.