일단 이 글의 기본 골자는 내가 전에 올렸던 Cu2S의 저항 연관 가능성에 대해 언급했던 글임.

일단 이 글을 이해하기 위해서는 황화구리의 물리적 특성에 대해 알아볼 필요가 있다.

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일단 이게 제일 황화구리에 대해 자세히 설명할 수 있는 그림이라 재탕하겠지만 간단하게 말하자면 이 물질은 일정 온도 이상이 될 경우 각 이온의 구조가 달라진다는 것이다.

근데 이 상전이 뭔가 많이 익숙한 것 같다는 느낌이 들 것이다.

우리가 흔히 아는 형상기억합금들이 떠오를 것이고, 이것과 연관될 수 있겠다는 생각이 들기에 일단 금속 화합물 중 상전이가 일어나는 물질들이 어떻게 상전이 하는지 알아보도록 하겠다.

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일단 형상기억합금의 원리 또한 가열에 따른 상변환이다.

이 상변환의 원리는 기존의 결정 상을 형성하는 주 원소 내에서 다른 금속 원소 중 크기가 작은 원소 등이 결합되어 구조를 비틀었다고 생각하면 편하다.

온도와 관련된 특성인 전성과 연성은 금속의 열로 인해 전자 운동이 활발해지고, 이로 인해 전기적 인력이 발생해 원자핵을 끌어당겨지는 것으로 인해 물리력에 의해서도 구조가 변하는 원리인데, 상전이의 경우는 전자의 운동 에너지가 증가하여 기존의 전하량이 큰 원자핵 이외에도 전하량이 작은 원자핵으로도 이동하게 되면서 상이 바뀌는 걸로 이해하면 된다.

그러면 어떻게 이런 별 상관 없어보이는 특성이 초전도성과 관련이 있을 것이라 내가 의견을 제시했는지 궁금한 사람도 있을 것이다.

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이건 LK-99의 결정상을 보여주는 그림이다.

이 그림에서 보이는 것처럼 LK-99의 상 자체는 납과 인산으로 이루어진 구조에 구리가 도핑되어 만들어진 구조이다.

근데 이 구조 자체로도 구성 원소들과 구조간의 원자핵의 전하량(구조의 전하량)이 다르며, 이로 인해 먼저 원자핵의 전하량이 높은 납>구리>인산 루이스 구조>산소 순으로 전자 이동 편향성이 있다는 추정이 가능하다.

일단 우리는 이 추정을 통해서 LK-99의 상전이가 3차에 걸쳐 나타나는 이유를 추정할 수 있게 되었다.

그렇다면 이제 어느정도 배경 설명이 되었을테니 내가 왜 황화구리가 초전도성에 영향을 줬다고 생각했을지 설명하려고 한다.

인산 루이스 구조 일부를 황으로 대체한다면 상전이 단계가 하나 더 추가가 되며, 이로 인해 인산 구조 일부가 황으로 바뀌게 되면 황과 구리로의 이동 통로, 황과 납의 이동통로가 더 생기게 된다.

이 이동 통로들은 각 원소끼리의 결합에 따라 이온 구조처럼 원소 간의 전위차로 인해 이 통로들 내에 전자가 채워지면서 고정되게 된다. (금속성을 띄는 원자간에서는 비교적 물 흐르듯 전자가 상호간 움직일 수 있겠지만 금속성과 비금속성을 띄는 원자간에서는 전자의 이동 방향이 편향성을 띄기에 황에 전자들이 고정되게 된다고 생각하면 이해가 될 것이다.)

이러한 황의 영향은 구리와 구리의 연결 통로 간에 있는 경우는 전자의 이동 경향을 막기에 저항을 증가시키는 요인이 될 수 있지만, 납과 납, 혹은 납과 구리의 통로 간에 존재하는 경우는 구리 통로 간의 전자 이동 경향을 증가시키는 요인이 될 수 있다.

실험자의 관점에서는 이러한 황의 원소의 특성을 원하는 방향으로 이끌기 위해서는 구조를 변경할 수 있는 기술이 있다면 결과를 최대치로 끌어낼 수 있겠지만, 이럴 경우 황 도핑으로 인해 LK-99 자체 구조만으로 초전도성을 가질 수 없다는 의견이 제기될 가능성이 있고, 실험 방식상 이런 황 원소들을 원하는 방향에 집어넣을 수 없기에 불순물로 취급해서 최대한 배제하려고 시도했을 가능성이 있다.

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