일단 전에 권영완 교수가 OT에서 말한 것처럼 현재 발표된 논문은 진짜 '노하우'의 절반도 못담았다고 공식적으로 말했으니 결국 우리는 기존 논문의 LK-99 합성법 내에서 적용이 가능한 진짜 '노하우'를 뽑아내야 한다.

그렇다면 LK-99의 성공적인 합성을 위해 적용되어야 하는 기술들은 어떤 기술들이 있기에 이 조건들이 모두 갖춰져야만 초전도성을 발휘할 샘플을 만들 수 있을까?

일단 이 글의 주제로 어떤 방식을 적용할 수 있느냐를 뽑고 시작하겠다.

일단 LK-99의 합성법 핵심은 우리 모두가 알고 있다.

'구리를 적절한 비율로 도핑한다.'

근데 이 적절한 비율로 끝일까?

우리가 반도체를 생산할 때도 구리를 반도체 내에 일정한 간격으로 배열해서 회로를 만들지 그냥 반도체 위에 구리를 통짜로 바르진 않는 걸 잘 알거다.

그래서 일단 구리가 어디로 배치되어야 하는지가 관건이었다.

근데 이건 초창기부터 이 떡밥을 물어본 사람들은 알겠지만 이미 여러 이론물리학자들이 구리의 도핑 위치를 추정했고, 그 도핑 위치 내에서 초전도성을 띄는 것이 가능하다는 의견을 접했다.

이제 진짜 문제는 구리를 어떻게 정렬시키느냐이다.

내 글을 본 사람들은 알겠지만 나는 떡밥 초창기부터 줄곧 한 구조체 내에서 바라보지 않고 3D로 넓혀서 생각하고, 구리의 정렬방식에 대해 강조했다는 걸 알 것이다.

이는 여러 이유가 있는데 첫번째는 구리의 특성 때문이다.

일단 구리는 열 전도성, 전기 전도성이 뛰어나기에 구리를 넣어 만든 합금들은 대체로 전기 전도성이 높거나 열 전도율이 높은 특징이 있다.

또한 연성과 전성이 상당히 센 편인데, 이는 반대로 말하자면 변형, 심지어 합금의 형태로도 구리 원소들이 비교적 각각이 영향을 주고 받으면서 본래의 성질을 최대한 유지한다는 것이다. (이건 내가 전에 작성한 황화구리 념글 읽고 와라. 원자핵의 인력에 따라 상전이가 발생하는 내용인데 그거 보고 이거 읽으먼 대충 느낌이 올거다.)

이를 다른 말로 하자면 합금의 형태, 화합물의 형태라도 구리 원자들끼리 도핑이 가능한 범위 내에서 최대한 가깝게 배치될수록 구리가 가진 특성을 최대한 유지할 수 있다는 내용이다.

그리고 두번째 이유는 금속 결합이 가지는 특이한 점 때문이다.

금속 결합은 다른 결합들과 달리 원자가 가진 자유전자가 서로 연결된 원자의 핵들로 자유롭게 이동이 가능하다는 특징이 있다.

이는 다른 말로 하자면 원자핵들은 각각의 전자가 자유롭게 이동하는 것 이외에는 각각의 성질이 의외로 유지된다는 것이 된다.

뭔 뚱딴지같은 소라냐며 궁금한 사람들이 있겠지만 이 특징은 각각의 오비탈에 전자를 고정시켜서 물성을 유지하는 공유결합이나 금속 원자의 전자를 반강제적으로 비금속 원자로 편입시켜 구조를 유지하는 이온 결합과는 매우 큰 차이라고 볼 수 있다.

금속 결합은 전자가 특정부분이 고정되지 않을 뿐더러 전자가 가진 척력으로 인해 서로를 밀어내므로 결국은 비교적 일정한 물성을 유지할 수 있다는 것이다.

이는 합금에서도 적용이 되는데, 합금할 시 전자들은 비교적 이동이 편한 특정 금속으로 이동 편향이 생기기에 특정 금속의 형질을 유지하면서 첨가된 금속으로도 전자가 이동하면서 해당 합금이 주 금속의 성질을 그대로 이어가는 경우도 있으며, 두 원소끼리 전자를 끌어당기는 정도가 비슷한 경우는 별개의 물성이 나오기도 한다.

물론 합금을 거칠 경우 특정 전자로의 이동 편향으로 인해 기존에 자유롭게 돌아다니던 전자들이 이동에 제약을 받아 열전도율이나 전기 전도성이 떨어진다는 건 금속 공학을 전공한 전공자들에겐 상식 수준의 사실이긴 하다. 근데 여기서 생각을 비튼다면 특정 금속의 구조를 인위적으로 조작할 수 있다면 금속의 성질을 더 살릴 수 있다는 의미도 된다.

일단 이 두가지를 근거로 들어서 구리의 성질이 최대한 살아있는 쪽으로 합성을 한다면 구리 통로로의 전자 이동을 살릴 수 있다는 건데, 이제 이걸 어떻게 하냐는 하나의 의문에 도달할 것이다.

사실 이건 많은 방법이 있다.

원심분리기로 탈탈 털어가면서 밀도차로 분리를 한다거나, 화학 반응을 이용하여 특정 금속을 석출하는 방식도 있다.

근데 내가 제안하는 방식은 이런 방식이 아니다.

어찌보면 제일 간단하면서 어려운 방법이긴 하지만 나는 금속의 응고 차에 중점을 둘려고 한다.

사실 금속들 자체는 융해점이 서로 상이하다. 당장 손 위에 두면 녹아버리는 갈륨부터, 고로에 오래 녹여야 하는 철까지 각 금속의 융해점은 서로 다른 편이다.

그렇다면 이 응고차를 이용해 구리를 이어보겠다는 내 말은 이해하겠지만 그게 가능한거냐는 사람들이 있을 것이다.

이제 나는 여기에 납과 구리가 공통으로 가지고 있는 물성 중 하나인 FCC 격자 구조에 대해 언급하려고 한다.

흔히 화II나 일반화학을 공부할 때 배우는 면심입방구조 맞다.

이 면심 입방구조는 한가지 중요한 특성이 있는데, 바로 빈 공간에 크기가 다른 원자나 구조가 들어가는 것이 가능하다는 것이다.

다른 말로 바꾸자면 다른 물질을 첨가한 합금이나 화합물의 형태로도 해당 구조를 가지는 금속 원자들이 이 원소들이 인해 1차원 상에서 비교적 연결되기 쉽다는 것인데, 납과 구리는 이런 면심입방구조를 지녔기에 다른 구조들은 이 빈공간 내에서 일정한 간격에서 존재하고, 납과 구리는 이 면심입방구조 내에서 정렬할 수 있다는 것이다.

일단 그러면 결정 생성에 대해서는 대충 원리를 파악했으니 이제 이 금속들을 연결하는 방식에 대해 의문을 제기할 것이다.

결론부터 말하자면 충분한 시간을 맞춰서 그대로 쭉 일정한 감소폭으로 해당 물질을 냉각시키는 방식이 아닌, 납과 구리의 결정 구조가 끊어질 온도 즈음까지 이 화합물을 빠르게 냉각시키다 해당 온도에 다다를 때부터 일정한 시간을 두는 것이다. (아마 막스플랑크는 이 방법으로 결정의 크기를 키운 것으로 개인적으로 판단하고 있다.)

근데 이 방식은 기존의 막스플랑크의 연구결과에 대해 내가 비판한 것처럼 구리가 1차원 상에서 연결된다는 보장이 없는 냉각법이다.

그래서 나는 이 방식을 거칠 때 추가적으로 해줘야 하는 작업이 바로 전기장 형성, 혹은 직접적인 전기 자극이라고 생각한다.

내가 언급했다시피 면심입방구조는 각 금속의 결정 구조가 어느 정도 고정된 상태에서 다른 원소나 구조가 들어갈 수 있는 구조이므로 전기를 흘려도 금속에서의 전기적 움직임은 어느정도 비금속 원소들이나 다른 구조들에 대한 간섭을 덜 받는다.

또한 액체상의 금속들도 전기전도성이 여전히 크기에 이 방식은 실제로 이론상으론 적용이 가능하다.

근데 내가 말한대로 특정 금속으로의 전기적 이동이 편향된 구조라면 이 금속들의 위치로 전자가 이동하지만 고압의 전류를 흘리거나 강력한 전기장을 가하는 것이 가능하다면 높아진 전자의 밀도에 의해 액체상의 금속이 전기적 인력을 받아 움직이는 것 또한 가능하고, 그 상태서 전자가 해당 금속 격자 구조를 고정시킬 만큼의 밀도를 가지면서도 원자 단위로 측정해야하는 전자선을 쬘 수 있는 경우 이 방법을 통해 특정 금속 원소가 1차원 상에서 연결된 화합물 제조가 가능해진다.