고려대 김영근 교수팀, 고려대-삼성전자 우수논문상 수상 (Prof. Kim's group received the best paper award)

고려대학교 김영근 교수팀의 대학원생 김태현이 고려대-삼성전자 우수논문상을 수상하였다.

Graduate student Mr. T. H. Kim received the Korea University-Samsung electronics best paper award.

Journal Paper
김태현(Mr. T. H. Kim): Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-type interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in heavy metal/ferromagnet heterostructures

고려대 김영근 교수팀, 2021년 한국자기학회 하계학술대회 우수 포스터 발표상 수상 (Prof. Kim's group received the best poster award)

대학원생 김태현, 윤석인, 이정규, 고한석이 2021년 7월 21~23일 온라인으로 진행된 한국자기학회 하계학술대회에 참석하였다. 이번 학술대회에서 대학원생 김태현은 우수 포스터 발표상을 수상하였다.

Graduate students Mr. T. H. Kim, Mr. S. I. Yoon, Mr. J. K. Lee, Mr. H. S. Ko attended the 2021 Korean Magnetics Society Summer Conference held online from July 21 to 23, 2021. Mr. T. H. Kim received the 'Best Poster Award'.

  • 김태현(Mr. T. H. Kim): Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-type interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction in heavy metal/ferromagnet heterostructures
  • 윤석인(Mr. S. I. Yoon): A Spin-Orbit Torque efficiency in W/CoFeB heterostructures with W-Nb alloys insertion layers
  • 이정규(Mr. J. K. Lee): Analysis of magnetic and crystallographic properties of Mn-Ga thin films
  • 고한석(Mr. H. S. Ko): Effect of Underlayer, CoFeB Composition and Annealing Temperature on Perpendicular 
    Magnetic Anisotropy of CoFeB

김영근 교수, 2021년도 고려대 석탑연구상 수상 (Prof. Kim received the Korea University Granite Tower Research Award)

석탑연구상은 전년도 연구업적 중 상위 3%를 차지한 교원에게 수여하는 상으로, 매년 고려대 개교기념일(5 5) 행사에서 관련 시상식을 진행한다.

특히 김 교수는 2005 석탑강의상, 2016석탑기술상에 이어 이번 석탑연구상 수상으로 고려대 3대 상을 모두 수상한 쾌거를 이루었다.

https://eng.korea.ac.kr/eng/community/review.do?mode=view&articleNo=266373&article.offset=0&articleLimit=10&totalNoticeYn=N&totalBoardNo=

Korea University The Granite Tower Research Award is given to professors who took the top 3% research achievements in the previous year. In addition, a related awards ceremony is held every year on May 5, Korea University Anniversary Day.

In particular, Professor Kim achieved the career grand slam by winning all three awards, the Granite Tower Lecture Award in 2005, the Granite Tower Technology Award in 2016, and receiving the Granite Tower Research Award in 2021.

고려대, 차세대 메모리(MRAM)의 숨겨진 물리 현상 규명 (Prof. Kim’s group reported a spin-orbit coupling phenomenon that can affect the function of MRAM)

▲ 고려대 김영근 교수(왼쪽)와 김태현 박사과정 (사진=고려대)

고려대학교(총장 정진택) 공과대학 신소재공학부 김영근 교수 연구팀이 차세대 자기메모리(MRAM) 개발과 구동 원리를 이해하는데 필수적인 비대칭 교환결합력을 측정하고 그 원인을 밝혀냈다. 비대칭 교환결합력이란 비자성 박막과 자성 박막의 접합구조에서 나타나는 스핀 현상이다.

자기메모리(MRAM)는 다층의 자성 박막을 이용하여 정보를 저장하고 처리하는 메모리 소자로서 전원을 꺼도 정보를 기억하는 비휘발성 특성이 있으며, 최근 스핀전달토크(spin transfer torque, STT) 기록 방식의 MRAM이 상용화되었다. 차세대 MRAM 경우, 스핀궤도토크(spin-orbit torque, SOT)를 이용하는 방식이 동작 속도와 에너지 효율 측면에서 유리할 것으로 기대되어 세계 곳곳에서 경쟁적으로 개발하고 있다.

스핀전달토크의 구동속도와 스위칭 전류밀도는 비대칭 교환결합력의 크기와 방향에 따라 크게 영향을 받는 것으로 알려져, 비대칭 교환결합력이 발생하는 원리를 이해하는 것이 중요하다. 그러나 스핀궤도토크의 경우, 비대칭 교환결합력의 크기와 방향이 스위칭에 미치는 영향이 거의 알려진 바 없어 추가적인 연구가 필요하다.

스핀-궤도 상호작용이 강한 금속층과 자성층 사이에 수 나노미터 두께의 초박막 산화물 계면층을 넣어주면 두께에 따라 비대칭 교환결합력의 세기가 진동하는 현상을 발견했다. 이는 초박막 산화물의 반도체적 특성 변화에 의한 것임을 확인하였으며, 산화물 계면층의 밴드갭 에너지에 따른 비대칭 교환결합력의 변화를 이론적으로 규명했다. 이에 따라 계면 산화층의 두께에 따른 비대칭 교환결합력의 세기를 측정하고 이론적으로 규명하여 스핀-궤도결합 원리 규명에 실마리를 제공할 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부 원천기술개발사업(미래소재디스커버리사업) 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 게재됐다.

▲ 산화마그네슘 두께에 따른 자기이방성과 비대칭 교환결합력의 변화두께를 달리한 산화마그네슘 층을 비자성층/강자성층 사이에 넣은 경우, (a) 수직 방향, (b) 수평 방향으로의 자기이방성과 (c) 산화마그네슘 두께에 따른 비대칭 교환결합력.
▲ 산화 마그네슘 두께에 따른 스핀 특성 모식도(a)중금속(HM)과 강자성(FM) 사이 산화마그네슘의 두께에 따른 스핀의 정렬 방향을 나타내는 모식도, (b)이론적으로 계산한 MgO 두께에 따른 비대칭 교환결합력으로 실험 결과와 합치하는 결과, (c)계산할 때 사용하는 상수에 따라 위상이 변화될 수 있음을 나타내는 이론 계산 결과, (d)산화마그네슘보다 더 작은 밴드갭을 갖는 금속 층을 활용했을 때 비대칭 교환결합력 이론 계산 결과 (이미지=고려대)

출처: 에너지경제신문, 2021.06.02, https://www.ekn.kr/web/view.php?key=20210602010000438

Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida-type interfacial Dzyaloshinskii–Moriya interaction in heavy metal/ferromagnet heterostructures
Nature Communications 12, 3280 (2021)
[DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-23586-y]

The manipulation of magnetization with interfacial modification using various spin-orbit coupling phenomena has been recently revisited due to its scientific and technological potential for next-generation memory devices. Herein, we experimentally and theoretically demonstrate the interfacial Dzyaloshinskii–Moriya interaction characteristics penetrating through a MgO dielectric layer inserted between the Pt and CoFeSiB. The inserted MgO layer seems to function as a chiral exchange interaction mediator of the interfacial Dzyaloshinskii–Moriya interaction from the heavy metal atoms to ferromagnet ones. The potential physical mechanism of the anti-symmetric exchange is based on the tunneling-like behavior of conduction electrons through the semi-conductor-like ultrathin MgO. Such behavior can be correlated with the oscillations of the indirect exchange coupling of the Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida type. From the theoretical demonstration, we could provide approximate estimation and show qualitative trends peculiar to the system under investigation.

 

 

2021년도 춘계 대한금속재료학회 (2021 Spring Conference of the Korean Institute of Metals and Materials)

대학원생 고민준, 구명석, 박현수, 김승현이 2021428~30일 강원도 웰리힐리파크에서 개최된 대한금속재료학회 춘계학술대회에 참석하였다. 김영근 교수는 이번 학술대회 공동조직위원장이었다. 이번 학술대회에서 김승현, 고민준, 박현수는 각각 재료조직사진상 우수상, 학생 구두발표 우수상, 학생 포스터발표 우수상을 수상하였다.

Graduate students, Mr. M. J. Ko, Mr. T. M. Koo, Mr. H. S. Park, and Mr. S. H. Kim attended the conference held in Welli Hilli Park, Gangwon-do, Korea on April 28~ 30, 2021. Prof. Kim was the Conference Co-Chair. S. H. Kim, M. J. Ko, H. S. Park received the Best Material Structure Image Award, the Best Oral Presentation Award, and the Best Poster Presentation Award, respectively.

김영근 교수 제16대 한국자기학회장에 취임 (Prof. Young Keun Kim is inaugurated as the 16th President of The Korean Magnetics Society)

김영근 교수가 제16대 한국자기학회(https://www.magnetics.or.kr/) 회장에 취임한다. 임기는 2021 1월부터 2년이다.

출처: "[사랑방] 김영근 고려대학교 신소재공학부 교수 外", 중앙일보, 2020 12 31, news.joins.com/article/23958653”

Prof. Young Keun Kim is inaugurated as the 16th President of The Korean Magnetics Society (https://www.magnetics.or.kr/) for two years starting January 2021 for two years.

고려대 김영근 교수팀, 새로운 형태의 폐수처리용 메조결정 개발 (Prof. Kim’s group has developed multi-component mesocrystalline nanoparticles with enhanced photocatalytic activity applicable for purifying a large amount of wast..

고려대학교(총장 정진택)는 공과대학 신소재공학부 김영근 교수 연구팀이 자성과 광촉매 특성을 동시에 갖춘 다성분 메조결정 나노입자를 개발하여 높은 효율로 오염수에 존재하는 난분해성 유기오염물질을 분해하고 재사용할 수 있음을 확인했다.

오염수에는 쉽게 분해되지 않는 플라스틱 첨가제, 살충제, 살균제를 포함한 유기오염물질이 많이 존재하고 있다. 이러한 오염물질을 효과적으로 제거하기 위하여 오존 산화, 과산화수소 광분해, 펜톤(Fenton) 산화기술 등에 관한 연구가 진행됐다. 그러나, 높은 제조 및 처리비용, 수용액에서의 응집, 사용한 촉매의 분리와 재사용의 어려움으로 한계가 있었다.

연구진은 산화철(Fe3O4) 메조결정에 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)를 코팅하여 고분자 중합 유도 성장을 이용하여 산화철(Fe3O4), 아연페라이트(ZnFe2O4), 산화아연(ZnO) 세 가지 종류의 단위결정으로 구성된 다성분 메조결정 나노입자를 합성했다.

다성분 메조결정 나노입자는 자외선이 아닌 가시광선을 흡수하여 과산화수소(H2O2)를 수산화 라디칼(?OH)로 분해하여 유기오염물질 모델로 사용된 메틸렌 블루(Methylene Blue)분자를 1시간 내에 모두 분해하는 특성을 보였다. 다성분 메조결정 나노입자는 선행연구에서 사용된 촉매소재 대비 20분의 1 낮은 농도에서 비슷하거나 더 뛰어난 특성을 보이며, 자기장으로 회수하여 5회 재사용하는 과정에서 광촉매 특성과 분산 안정성이 유지됨을 확인했다.

연구팀은 "다성분 메조결정 나노입자는 태양광을 이용한 광촉매 활성과 자기장으로 회수한 이후에도 오염수에 쉽게 분산되는 성질을 가지고 있어 대량의 오염수를 동시에 처리하고 재활용할 수 있으며, 기존 사용되는 촉매들의 한계점으로 지적되는 높은 제조 및 처리비용, 사용한 촉매의 분리 및 2차 오염의 문제를 해결할 가능성이 있다."라고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 중견연구자 지원사업과 산업통상자원부 핵심소재부품기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 나노기술 분야 국제학술지인 스몰(Small)에 현지시간 12월 22일자 표지 논문으로 게재됐다.

▲ (그림1) 다성분 메조결정 나노입자의 합성과정. (a)폴리아크릴레이트를 이용한 고분자 중합 유도 이종 핵 생성 및 성장과정. (b)합성한 다성분 메조결정 나노입자의 투과전자현미경 이미지.
▲ (그림2) 다성분 메조결정 나노입자를 이용한 광촉매 특성. (a)다성분 메조결정 나노입자의 수산화 라디칼 생성 메커니즘. (b)가시광을 이용한 다성분 메조결정 나노입자의 유기오염물질 분해능. (c)재사용 테스트 결과. (이미지=고려대)

출처: "에너지경제신문, 2020 12 24, www.ekn.kr/web/view.php?key=20201224010006166”

Multi-Component Mesocrystalline Nanoparticles with Enhanced Photocatalytic Activity
Small 16, 2004696 (2020)
[DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202004696]

Mesocrystals, consisting of small subunits, have gained research interests owing to their ability to simultaneously modify material-specific properties and interactions among subunits. However, despite these unique characteristics, most mesocrystals are composed of a single material, and there is a disjunction between academic discovery and practical application. In this study, the synthesis of multi-component mesocrystalline nanoparticles composed of Fe3O4, ZnFe2O4, and ZnO subunits using a polymerization induced heterogeneous nucleation method is reported. The structure has small ZnFe2O4 and ZnO nanocrystals covering the Fe3O4 crystallites. It exhibits not only magnetic and catalytic properties determined by the size of each subunit nanocrystal, but also enhances photocatalytic and colloidal properties that originates because of its crowded arrangement. The magnetically recoverable catalysts exhibit remarkable photodegradation of organic molecules under the irradiation of visible light for 1 h; thus, improving its applicability in purifying a large amount of wastewater during the daytime.