《정보기술, 나노기술, 생물공학을 비롯한 핵심기초기술과 새 재료기술, 새 에네르기기술, 우주기술, 핵기술과 같은 중심적이고 견인력이 강한 과학기술분야를 주타격방향으로 정하고 힘을 집중하여야 합니다.》
리티움훼리트 LiFe5O8(LFO)는 리티움이온축전지의 음극재료, 영구자석, 스핀분극, 미크로파장치를 포함하여 많은 기술적응용들에서 특별한 이목을 끌고있다. 이 LFO에 기초한 응용들은 943K의 높은 큐리온도, 단위당 2.5μB의 높은 포화자화, 정방형리력곡선, 낮은 미크로파유전손실들과 높은 전기저항과 같은 그의 고유한 전기적 및 자기적성질들과 련관된다.
LFO의 구조적, 전자적 및 자기적성질에 대한 기초적인 물림새에 대한 포괄적인 리론적연구는 기초적 및 실천적견해로부터 매우 필요하며 중요하다.
우리는 1원리계산을 리용하여 리티움훼리트 LiFe5O8(LFO)의 구조, 자성, 전자, 광학, 살창진동특성과 열력학적안정성과 같은 재료특성을 체계적으로 연구하였다.
구조최적화로부터 우리는 훼리자성스핀배치를 가진 질서화된 α-상이 각이한 자기적배치를 가진 여러가지 결정상들가운데서 에네르기적으로 유리하다는것을 론증하였다. U=4eV인 밀도범함수(DFT)+U방법을 적용하여 실험과 잘 일치하는 살창상수 8.34Å, 기본스핀상태에 대한 금지띠에네르기 1.99eV, 총자화 2.5μB를 계산하였다.
다음으로 빛 혹은 전자기파흡수곁수에 대한 계산으로부터 LiFe5O8가 미크로파장치들에 응용할수 있다는 결과를 얻었다.
또한 포논분산에 대한 계산이 주위조건하에서 비조화포논상태가 전혀 존재하지 않는것과 관련하여 LiFe5O8이 훼리자성 및 비자성상태를 가진 질서화된 α-상에서 안정화된다는것을 론증하였다.
우리의 연구에서는 유한온도와 압력에서 훼리자성 및 비자성상태사이의 깁스에네르기차를 평가하였으며 비자성상태에 대한 훼리자성체의 열력학적안정성에 대한 P-T곡선을 얻고 P-T곡선으로부터 큐리온도를 확정하였다. 큐리온도는 정상조건에서 925K이며 압력이 증가함에 따라 점차적으로 증가하였다.
이 연구는 LFO의 재료적성질들에 대한 실험적관측을 설명하고 LFO에 기초한 장치들의 성능을 개선하기 위한 기초원리와 유용한 방법에 대한 포괄적인 설명을 제공한다.
이 연구결과는 잡지《The Royal Society of Chemistry》에 《First-principles study on structural, electronic, optical and thermodynamic properties of lithium ferrite LiFe5O8》(https://doi.org/10.1039/D2RA01656G)의 제목으로 발표되였다.
