韓ㆍ獨 공동 연구팀, 철계 초전도체 비밀 풀 열쇠 찾았다
韓ㆍ獨 공동 연구팀, 철계 초전도체 비밀 풀 열쇠 찾았다
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  • 승인 2014.12.03 07:23
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철계 초전도체의 네마틱(nematic) 상태 원인 밝혀내
초전도는 일정 온도 이하에서 물질의 전기저항이 0이 되는 현상으로, 전력 효율을 높이거나 병원에서 촬영하는 MRI 등 고자기장을 필요로 하는 기술에도 활용된다.
초전도 현상을 일으키는 물질이 발견된 지 100여 년간 다양한 물질이 발견됐고, 지난 2009년에는 철(Fe)계 초전도체가 발견되기도 했다. 이 새로운 철계 초전도체의 비밀을 풀 열쇠가 한국과 독일 공동 연구팀에 의해 발견됐다.
우리대학 김준성(물리) 교수ㆍ옥종목(통합과정) 씨와 독일 드레스텐 라이프니츠연구소(IFW-Dresden) 백승호 박사 공동 연구팀은 <Nature Materials>를 통해 철계 초전도체인 FeSe의 독특한 초전도 현상에 관한 연구를 발표했다.
철계 초전도체는 다른 초전도체와 달리 자기적으로 정렬된 상태와 네마틱 상태 등 서로 다른 2개의 정렬 상태에서 초전도현상을 보인다. 초전도체를 활용하기 위해서는 초전도 현상이 언제 일어나는지 이해하는 것이 중요한데, 네마틱 상태(분자가 불규칙하게 퍼져 있지만 모두 일정한 방향을 향하고 있는 것)에서 초전도 현상이 일어나는 원리에 대해서는 알려진 바가 없었다.
연구팀은 핵자기공명(NMR)을 통해 네마틱 상태가 일어나는 온도가 초전도 상태가 일어나는 온도보다 훨씬 높다는 것과 이러한 현상이 철계 초전도체의 오비탈 자유도(전자의 분포도)에 의한 것이라는 사실을 밝혀냈다. 지금까지는 주로 전자의 스핀에 의한 것으로 알려져 있었다.
이번 연구는 특히 철계 초전도체에서 네마틱 상태를 일으키는 원인과 이 현상이 초전도현상에 미치는 영향에 대한 중요한 단서를 제공했다는 점에서 의의를 가지고 있다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 한국-POSTECH 막스플랑크 연구소, 기초과학연구원 등의 지원을 받아 수행됐다.