미소자기 전산모사(micromagnetic simulation)의 이해와 실전

Abstract

본 강습회에서는 자성체의 자기적 거동, 특히 외부 자기장에 대한 반응인 자기이력곡선, 자기 모멘트의 시간에 따른 거동을 이해하는데 오늘날 널리 이용되는 모델인 미소자기학(micromagnetism)을 다루고자 한다. 미소자기학은 블로흐(Bloch)의 개념적 아이디어[1]에 란다우(Landau)와 리프쉬츠(Litshitz)가 물리적 기초를 다진 것[2]에서 출발했다고 볼 수 있다. 브라운(Brown)이 처음에 몇개의 원자 단위 거리를 연속체로 표현[3]하기 위해 사용한 ‘마이크로(micro)’라는 말 때문에 오해를 받기도 하지만, 미소자기학은 수 나노미터에서 마이크로 미터 크기의 자성체의 거동을 무리없이 모사할 수 있는 모델이다. 최근에는 이 미소자기학을 원자단위까지 확장하여 원자단위의 자기 모멘트 거동을 이해하는데 쓰기도 한다. 본 강습회에서는 미소자기학 모델의 기초에 대해 살펴보고 여러가지 전산모사방법으로 미소자기학을 계산하는 대표적인 오픈소스 코드들, 그리고 실제로 연구에서는 어떻게 사용되고 있는지에 대한 몇가지 예들을 소개한다. 그리고 가장 많이 사용되고 있는 OOMMF 코드[4]를 중심으로 초보자가 처음 계산을 시작하는 방법과 계산에서 얻은 데이터의 분석 방법을 몇가지 예시를 통해 실습한다.