스핀 아이스
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스핀 아이스(spin ice)는 최근 발견된 자성 물질의 한 종류로서, 이름이 말해주듯이 얼음의 구조와 비슷한 구조를 가지고 있다. 즉, 스핀의 방향과 구조가 얼음(H2O)에서 수소와 산소 사이의 공간적배치와 유사성을 지니고 있다. 현재까지는 단 세 개의 스핀 아이스(Dy2Ti2O7, Ho2Ti2O7, Ho2Sn2O7)가 보고되고 있는데 모두 파이로클로어 구조를 가지고 있다. 스핀 아이스는 frustrate magnets의 하나라고 생각할 수 있으며 최근 10년동안 활발히 연구되고 있다.
[편집] 얼음과 스핀 아이스의 비교
물의 분자구조는 H2O, 즉 수소 두 개와 산소 하나로 구성되어있다. 물이 얼음으로 되면 산소 주위에 4개의 이웃하는 산소가 있고 그사이에 수소가 위치하는 사면체 구조를 가지게 된다. 이 4개의 수소 중 2개는 중심 산소에 가깝게 붙어 있고 2개는 수소는 주위에 산소에 가깝게 있어서 보통 2in-2out 구조를 갖는다고 말한다. 스핀 아이스는 같은 사면체 구조를 가지지만 수소 양성자가 아니라 희토류 원자의 스핀의 방향이 중심을 향해 2in-2out 구조를 가지고 있다.
이 물질의 가장 특이한 성질은 현재의 기술로 최대한 온도를 내려도(30mK) 엔트로피가 0이 되지않는다는 점이다. 이것은 열역학 제3법칙에 위배되는 것이다. 또한 현재 작동 이론이 규명이 안된 상온 초전도체에서 frustration이 중요한 역할을 하고 있다고 추측하는 사람들이 있다.
