마법에서 과학으로 - 자석과 스핀트로닉스
김갑진 (지은이) / 이음 / 2021-09-08
http://aladin.kr/p/P4qGE
저자인 김갑진 교수가 나온 유튜브 방송(https://youtu.be/UhsRIAb1sxE)을 보고 자석과 스핀트로닉스에 흥미가 생겼습니다. 스마트폰을 비롯한 전자기기를 만드는 데에 희토류(https://g.co/kgs/nMQmyZ)가 필수적이라는 뉴스를 몇 번 본적이 있습니다만, 반도체 원료인가보다 싶었지 자석을 만드는 원료인 줄은 몰랐습니다. 자석이 다른 극끼리는 당기고 같은 극끼리는 미는 근본 원리는 양자역학으로만 설명이 가능하기 때문에 이 책은 양자역학 설명에 상당부분을 할애합니다. 이해는 다 못했으나 그다지 걱정할 필요는 없습니다. 군데 군데 나오는 신기한 이야기들이 재미나서 페이지를 계속 넘기게 됩니다.
자석 얘기 다음에는 드디어 스핀트로닉스가 나옵니다. 이제 와 보니 스핀트로닉스 기술은 벌써 10년 전부터 발전 가능성이 있다는 기사가 났었군요. 잘만 되면 저전력 친환경 저장장치가 나올 모양입니다. 저는 저자가 스핀트로닉스를 설명한 방송을 보고 이 책을 읽게 된 터라 이 부분을 읽다가 저자의 모습이 떠올랐습니다. 자기 연구를 사랑하는 마음이 절로 느껴져서 보기 좋았습니다. 앞서 잠깐 언급했다시피 이 책을 다 읽었어도 양자역학이나 스핀트로닉스 모두 원리 면에서는 잘 이해가 가지 않았습니다. 다만, 최전선에서 첨단과학을 연구하는 열정과 기쁨에 감동받을 수 있었습니다. 그 정도로도 이 책을 읽을 만한 가치는 충분하다고 봅니다.
들어가며
1장. 자석의 N극과 S극은 어디서 나오는 걸까
자석은 맨 처음 누가 발견했을까
전기는 누가 발견했을까
전기와 자기는 서로 관계가 있을까
전기와 자기는 어떻게 얽혀 있을까
전기와 자기를 주는 근원은 무엇인가
원자는 어떤 모양일까
원자를 어떻게 설명해야 할까
보어의 가설은 어떻게 등장했을까
왜 원자의 선스펙트럼은 자석에 영향을 받을까
진짜 원자는 어떤 모양일까
2장. 자석은 왜 밀고 당기는 힘을 주는 걸까
자석이 주는 힘의 원인은
자기력을 어떻게 이해해야 할까
자석은 왜 같은 극끼리 밀어낼까
3장. 스핀이란 무엇인가
도대체 스핀이란 무엇인가
스핀의 존재를 실험으로 증명할 수 있을까
원자에서 전자의 스핀은 어떤 식으로 배치되어 있을까
왜 하나의 양자 상태에는 하나의 전자만이 들어갈 수 있을까
4장. 자석이란 무엇인가
원자 자석이 여럿 모이면
자석의 성질을 결정하는 원자의 상호 작용은
스핀을 정렬시키는 상호 작용은
무엇이 스핀 정렬을 흐트러뜨리는가
반자성체에 자기장을 가하면
철은 정말 자석일까
자석의 N극와 S극은 어떻게 고정될까
인류는 어떤 자석을 만들어 왔을까
5장. 자석을 재발견하다
원자를 층층이 쌓아 인공 자석을 만들 수 있을까
자석에 전류를 흘리면
전류로 자석의 방향을 바꿀 수 있을까
회전하면서 앞으로 나아가면
스핀의 흐름은 어떻게 정의할까
열을 주었을 때 스핀은 어떻게 반응할까
물체를 회전시키면 자석이 될까
6장. 자석 연구의 최전선
스핀트로닉스는 인류의 발전에 어떤 기여를 했나
하드디스크의 한계는
스핀 전류를 이용하는 새로운 메모리는
레이스트랙 메모리를 실현할 수 있을까
궁극의 메모리란
자석의 쓰임새는 무궁무진하다
나오며
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