4 차 산업혁명의 출현으로 빅데이터, 인공지능과 같이 속도가 빠르면서 에너지 소모가 적은 대용량 정보 처리 기술에 대한 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이로 인해 처리 속도와 에너지 효율의 한계에 다다른 기존 반도체 기술을 능가하는 새로운 정보 처리 기술이 절실히 필요한 상태입니다. 현재 정보 처리 기술은 전자의 전기적 성질인 전하만을 이용하고 있으며, 이러한 전하 기반 기술의 근본적 한계를 뛰어 넘기 위해서는 전자의 다른 자유도를 이용해야 할 것입니다. 특히, 혁신적인 차세대 반도체 기술 개발을 위해 전자의 자기적 성질인 스핀과 오비탈을 이용하려고 하는 오비트로닉스 연구가 전 세계적으로 활발히 진행중입니다.

하지만 오비트로닉스는 전자 이동인 전류에 기반한 기술로서 줄 발열로 인한 에너지 소모 문제가 필연적으로 동반되는 치명적인 결점이 있으며 이는 에너지 효율을 극대화 하려고 하는 차세대 반도체 기술 개발의 장벽으로 작용합니다. 본 연구 과제에서는 전자가 아닌 자성 물질 내 양자 준입자인 마그논을 이용하여 전자 기반 오비트로닉스의 에너지 문제를 해결할 수 있는 마그논 오비트로닉스 분야를 새롭게 개척하고 이론적인 기반을 세우려고 합니다. 본 과제를 통해 마그논 오비탈과 그 수송 특성 이론이 정립된다면 지금까지 스핀 자유도에만 국한되어 있었던 마그논 연구의 범위를 스핀과 오비탈로 확장하여 마그논 연구의 새 장을 열 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 마그논 오비탈을 정보 처리를 위해 자유자재로 이용할 수 있게 된다면 기존 컴퓨팅 기술의 줄 발열 문제를 해결하여 전력 소모를 혁신적으로 줄일 수 있으며, 그로 인해 차세대 초저전력 컴퓨팅 기술에 기여할 수 있게 될 것으로 생각됩니다.