https://horizon.kias.re.kr/21507/고온 초전도의 시작 [1]: 구리 산화물 초전도체세상은 물질로 이루어져 있다. 그리고 물질을 나누는 방법에는 여러 가지가 있다. 특히 고체의 특성을 논할 때는 전기가 흐르는 정도에 따라서 분류할 수 있다. 전기가 잘 흐르면 전도체, 그 반대의 경우에는 절연체 혹은 부도체라고 부른다. 금, 철, 구리 같은 금속은 전도체에 속하고, 유리, 고무, 플라스틱 같은 물질은 절연체에 속한다. 그리고 전도체와 부도체 사이의 어딘가에 반도체가 있다.…horizon.kias.re.kr
고온 초전도의 시작 [2]: 구리 산화물 초전도체의 상도표 – 고등과학원 HORIZON
https://horizon.kias.re.kr/21725/고온 초전도의 시작 [2]: 구리 산화물 초전도체의 상도표물은 섭씨 0도씨 이하의 온도에서는 얼음이 되고, 100도 이상의 온도에서는 수증기가 된다. 이렇게 전이 온도transition temperature 라고 부르는 온도를 기준으로 물질의 상태가 변하는 현상을 상전이phase transition 라 부른다. 상전이는 온도뿐 아니라 압력, 외부 자기장과 같은 다른 변수에 의해서도 일어난다. 상전이 전후로 물질은 전혀 다른 성질을 갖게 되지만, 물질을 구성하는 성분이 바뀌는 것은 아니다. 물이 상전이를…horizon.kias.re.kr
초전도 사냥에서 가장 성공적인 사냥꾼은 베른트 마티아스Bernd Matthias 라는 물리학자였다. 그는 수백 가지의 초전도체를 합성하는 데 성공했고 이 경험을 바탕으로 초전도체를 찾는 여섯 가지 규칙을 만들었다. 유명한 마티아스의 규칙을 간단히 정리하면 다음과 같다.
2.전자의 상태 밀도가 높을 것.
3.산소를 피할 것.
4.자성을 피할 것
5.절연체를 피할 것
6.이론 물리학자를 피할 것
간단하고 명료한 규칙이다. 하지만 만약 모두가 이 규칙을 따랐다면 고온 초전도체는 여전히 발견되지 않았을지도 모른다. 스위스 취리히에서는 모두가 미쳤다고 생각하던 시도가 이루어지고 있었다. 취리히의 IBM 연구소에서 게오르그 베드노츠Georg Bednorz와 알렉스 뮐러Alex Müller는 초전도체를 찾고 있었는데, 그들이 연구하던 물질은 금속이 산소와 결합한 물질인 금속 산화물이었다. 말하자면 금속이 산화되어 만들어진 녹을 연구하고 있었다. 산화물은 부피 중 대부분을 산소가 차지하고 있는 것은 물론이고, 전기가 통하지 않는 절연체인 경우가 많았으며, 자성을 띠는 경우도 많았다.
마티아스의 규칙을 알고 있다면, 금속 산화물을 연구하는 것은 전혀 이해할 수 없는 행동이었다. 그래도 뮐러는 마지막 한 규칙은 잘 따랐다. 당시 이론들은 도움이 되지 않았고, 뮐러는 이론 물리학자들과 더 이상 얘기하지 않고 계속해서 산화물에서의 초전도 연구를 이어가기로 했다.
그들의 연구는 큰 주목을 받지 못한 상태에서 이루어졌다. 연구비도 넉넉지 않아서 작은 규모로 연구를 진행할 수밖에 없었다.
그러던 중 1986년 그 일이 일어났다. 베드노츠와 뮐러는 금속 산화물에서의 초전도 현상을 논문을 통해 발표했다. 전이 온도의 이론적 한계로 알려져 있던 25K을 훌쩍 넘어 35K 가까이 되었고, 이론적인 한계를 뛰어넘는 이 물질에 고온 초전도체라는 이름도 따로 붙었다. 고작 10K 높은 것이 대수냐고 할 수 있지만, 기존의 이론을 완전히 뒤엎는 발견이었다.
당시에는 그들의 발견을 믿지 않는 사람이 대부분이었다. 하지만, 몇몇 그룹이 이 실험을 재현하는 데에 성공했고 70년이 넘는 시간 동안 움직이지 않던 전이 온도의 장벽이 깨졌다는 것은 사실로 받아들여졌다.
위의 논문 읽어보면 재미있음. 스켐단인 막스플랑크의 김기덕이가 쓴 논문임 ㅎ