일단 내가 생각한 내용이라 틀린 부분도 분명있긴 할텐데 그냥 적어볼려는 거니까 비판할 증거들은 댓글에 적어줬으면 좋겠음.

또 이 글은 LK-99만 다루는 글이 절대로 아님. 그냥 모든 초전도체에 대한 해석에 대한 글이니까 경달이니 석배이니 이건 의미가 없다고 생각함.

뭐 초반에 안전장치 좀 깔고 시작하는 말이긴 한데 일단 나는 초전도체의 정확한 동작 이론이 뭘까? 이 가정에서부터 시작해서 초전도체에 대한 정의에 대해 가설을 제기하려고 함.

1. 초전도체는 반자성 물질이자, 외부 자기장을 차단한다.

사실 이 성질 때문에 나온 이론이 포논, BCS 등등인데 여기서 대부분이 동의하는 건 전자와 같은 페르미온이 쌍을 이루면서 고정되었기에 일어나는 현상으로 다들 알고 있음.

이에 대한 가장 기본적인 가설은 오비탈 내의 전자쌍이 모두 들어차서 외부 자기장의 영향을 받지 않는다. 이거였음.

그러면 결국 전자가 오비탈 내에서 모두 쌍을 이루고 있어야 한다는 소리고, 이는 반대로 말하자면 각 페르이온의 스핀인 +1/2, -1/2가 서로 상쇄되어 거시적 관점에서 0으로 보여야한다는 소리랑 같음.

그러면 물질 중 모든 오비탈에 전자가 쌍으로 존재하면서, 이 전자들이 오비탈 내에서 에너지를 받아 이동해도 결국 다시 다른 곳을 채워서 0인 상태를 만드는 게 먼저겠다는 생각이 들겠지?

그래서 일단 이온 물질들이 고체상에서 반자성을 띄는지 확인할 필요가 있었음.

근데 놀랍게도 실제로 이온 형태로 산화금속을 생성하면 반강자성을 띌 수 있다는 연구 결과가 있음.

그렇다면 초전도체의 첫번째 조건인 반자성은 이온 피막을 씌우는 걸로 해결이 가능함.

그리고 이제 두번째 일정 온도 이하, 혹은 높은 압력 등 다양한 외부조건에 의해 초전도 상태를 만들어줘야 한다.

내가 태클을 걸고 싶은 문단이 바로 여기에 있음.

일단 초전도체는 이온을 피막으로 작용시켜서 먼저 반자성을 띈 전기적으로 안정적인 물질을 만들어야 한다면 이제 우리가 신경써야 하는 건 도대체 왜 이런 조건들이 필요하냐, 이거임.

이 조건들이 필요한 이유는 그냥 간단하게 정리하자면 모멘트 차이를 최대한 줄이는 것이 목적임.

일단 초저온 상태일 경우, 원자 내부에 고정된 원자핵을 제외한 오비탈 내의 전자들은 외부로부터 받는 에너지가 줄어들기에 전이 궤도로 전자가 전이하는 현상이 최대한 억제가 됨.

이런 상황이니 추가적인 전자가 공급되면 자동으로 전이궤도로 흐르게 되는거고, 이 중 전이 궤도가 서로 양자화 되어있는 경우 초전도성을 띌 수 있음. (이온화 에너지를 생각하면 이해가 쉬울거임.

양자화된 서로 다른 궤도의 전자를 뗄 경우 비교적 에너지가 덜 들지만 가득찬 상태의 궤도에서 전자를 때어낼 때 더 많은 에너지를 소모하는 걸 그래프를 통해 확인할 수 있는데, 이는 역으로 보면 전자가 원자핵에 의해 구속될 때 받는 에너지라고 생각하면 됨.)

그렇다면 고압이 필요한 경우는 오히려 내부 에너지가 증가해서 전자들이 활발하게 돌아다닐 수 있으니 그건 앞의 조건과 다르다는 사람이 있을 수 있음.

근데 이 경우는 역으로 전자들이 원자핵을 벗어나기 충분한 에너지를 받았기에 원자핵의 전기적 인력을 무시해도 될 수준으로 움직여서 자유롭게 이동한다고 보는 것이 맞음.

당연히 이 경우 전자가 들어오면 전자간의 전자기적 인력에 영향을 더 받기 쉬운 상태이고, 그 상태서 미끄러지듯 전자가 이동하는 거지.

그러면 초저온, 고압 등 이런 특수한 상황 말고도 전자가 이동하게 만들 수 있을까? 이런 의구심이 들어야하는 것이 맞음.

근데 이 부분은 기존 BCS에서 충분히 가정하지 않고 그대로 논문을 제출해버린 부분들이 발견되었음. 내가 그래서 BCS를 그리 좋게 안본다고 말하는 거고.

그러면 어떻게 이 모멘트 차이를 없애느냐는 고민이 있어야 하는 것이 맞는데, 일단 해결 방법은 두가지가 있음.

하나는 완전한 무극성으로 만드는 것, 나머지 하나는 차이가 나는 모멘트들의 합을 0으로 만드는 거임.

근데 당연히 무극성이면 전자가 흐르지 않을테니, 무극성을 사용하는 것은 불가능. 그러면 차이가 나는 모멘트 간의 합을 0으로 만드는 것 밖에 없음.

그런 의미에서 그래핀의 구조가 주목을 받았던 거임.

그래핀은 탄소 간의 연결로 인해 만들어진 공유 결합으로 인해 육각형의 형태를 만들고, 그와 동시에 남은 오비탈 통로를 통해 전자가 이동하기 시작하면 자유전자가 남은 오비탈 내에서 두개, 네개, 그 밖의 여러 통로로 이동하게 되면서 전자의 밀도를 점차 채우면서, 전자들이 채워진 오비탈이 점점 많아지면 결국 음의 모멘트가 육각형 구조 중심을 기준으론 0이 되는 구조였으니까.

근데 이걸 역으로 이용한다면 육각형 구조든, 사각형 구조든, 결국 중심점 하나를 기준으로 모멘트들의 합이 0이 되면 전자들이 주변 전자나 원자핵의 영향을 받을 필요 없이 그대로 통과하는 것이 가능하다는 소리임.

내가 그래서 LK-99의 구조를 봤을 때 전자를 먼저 포화시켜야 한다고 말한거였음. 그래야 구리 전자 주변의 납 이온들의 모멘트가 0이 되거나 해서 온전히 구리의 전위차 만으로 전자들이 이동이 가능하거든.

그리고 실제로 이렇게 전자를 채워나가기 시작할 경우 먼저 구리 주변에 전자들이 모이기 시작함. 왜냐고? 구리가 납에 비해 상대적으로 전기 음성도가 높거든.

그리고 구리에 전자가 어느 정도 채워지기 시작하면 이제 구리 주변의 납으로 전자들이 채워지겠지? 결국 구리 하나당 주변에 있는 전자들이 모두 채워진 경우 결국 진공청소기처럼 주변의 자기장이나 전기장을 포화된 납 원자 내의 오비탈들이 차폐하면서 구리 원자 내의 전위차로만 전자가 이동이 가능함.

참고로 이러한 경향성은 각 구조가 서로 점대칭을 이루면서 전기 음성도 차이가 심해진다면 그 성향을 가속화하는 것도 가능함.

그래서 내가 리튬이나 양극재, 음극재를 넣는 게 더 중요할 수 있다고 언급을 했던거고. (전자 밀도 언급한 것도 이거 때문임. 전자밀도가 커지면 커질수록 모멘트 합을 0으로 만들기 훨씬 쉬워짐.)

내가 하고 싶은 말은 결국은 모멘트의 합을 0으로 만들거나 줄여야 하는 환경이 주어져야 초전도 발현이 가능하다는 거였음.

그렇다면 이렇게 만든 물질들이 과연 초전도성을 띌까? 이제 이건 반은 맞고 반은 틀림.

터널을 지나갔는데 앞에 갑자기 방지턱이 나오면 차가 움직이다가 방지턱 땜에 충격에너지로 속도의 일부를 잃어버리잖아?

그거랑 마찬가지로 1차원상 구조 통일이 없다면 모멘트 대칭으로 인한 초전도성 발현은 안됨.

이유는 당연하겠지만 +로만 이동하던 전자들이 -로 가득찬 납을 만나버리면 방지턱 수준이 아니라 그냥 벽을 마주친 격이니 그만큼 뚫어낼 때 전자의 이동이 불안정해지고, 이로 인해 궤도 전이가 발생하면 그만큼 전류의 에너지가 줄어들겠지?

그것 땜에 지금 연구들이 초전도성을 확실하게 검증을 못한거임. 전자가 다른 궤도로 전이했다 다시 원래 지나던 궤도로 돌아가더라도 그게 다 전기 에너지로 변환이 될까? 크게는 열 에너지, 어쩔 때는 운동에너지로 변환되어서 그만큼 구조 안정성을 해치는 요인이 되겠지.