[🔨활용] 초전도체 포논 모드에 대해 아라보자

[최경달(khokho132)]

간혹 LK99의 DFT 계산논문에 대해 반박 트윗을 보면

'포논 모드로 계산해봤음?'

이라고 말하는 놈들이 있을 것이다.

대체 포논 이게 머길래 이렇게 중요하게 따지고 드는걸까?

특붕이들아 같이 한번 알아보장

일반적인 금속물질은 위와 같이 결정구조를 가진다.

여기서 빨간점들 즉 각 원자들을 포논이라고 하는데, 실제 상온 환경에서 이 원자들은 마구마구 진동을 하고 있다.

이때 금속에 전압을 주면 자유전자가 이 격자구조 사이를 이동하게 되는데

문제는 이 격자에 있는 원자들이 마구마구 진동을 하다보니까 전자들이 이동하면서 격자원자들과 부딪힌다.

즉 전자의 이동이 충돌에 의해 방해를 받게 되고, 이게 저항의 원리다.

위 그림에서처럼 온도가 높으면 당연히 격자가 더욱 마구마구 진동할테니 전자의 이동은 더 크게 방해받겠지?

따라서 온도가 높아지면 저항도 커진다.

반대로 저온이 되면 진동은 계속 감소할 것이다.

자 이게 기존 초전도체들이 왜 '저온'에서 동작하는지에 대한 핵심이다.

앞서 말했듯 극저온이면 격자의 진동은 줄어들 것이고, 어느 순간부터는 아주 미미한 수준이 될 것이다.

그럼 이때 전자와 포논 사이의 전기적 인력의 영향성이 더 커지면서, 순간적으로 전자가 있는 쪽에 (+) 원자 Phonon들이 국부적으로 모이게 된다.

이게 바로 Electron Phonon Interaction 이다 (혹은 Electron Phonon Coupling)

전기적인력에 의해 전자쪽으로 포논들이 모이게 되면 그쪽 부위에 (+) charge가 강하게 형성이 된다.

그럼 뒤에서 따라오던 두번째 전자는 그 쁠러스 차지에 인력을 받아, 그 자리에 있던 전자와 Pair를 이룬다

이게 바로 Cooper Pair (Electron-Electron Pair)다.

따라서 이렇게 E-E 전자 페어를 이루면서 전류를 형성하는게 초전도체의 특성이고

앞서 말했듯 격자구조와 충돌하지 않기 때문에 저항이 0인 특성을 보이게 되는 것이다.

따라서 BCS 이론이란 기본적으로 격자 진동이 미미한 상태에서 전기적 인력으로 Cooper Pair를 설명하는 초전도체 이론이라 볼 수 있다.

현재 LK99가 BCS 이론에 적용되지 않는다 혹은 Cooper Pair가 아닌 다른 현상인 것 같다 라는 얘기가 지속적으로 나오는 것은

LK99 물질을 Phonon 모드 적용해서 시뮬레이션해본 데이터가 부재하거나

혹은 해봤더니 부도체 물질처럼 나오고 있기 때문이다.

끗.

[특갤러 1(1.247)]

왜 유익함

[익명(175.193)]

원자들이 전자쪽으로 모이면 왜 전자가 저항을 안받음? 원자가 더 가까워지면 부딪힐 확률이 더 높아지지않음?

[최경달(khokho132)]

극저온상태면 원자들이 진동을 거의 안하니까 전자와 충돌이 적어진다고 보면 된당

[익명(175.193)]

근데 니 말 자체가 어이없는게 원자들이 진동을 안하는데 전자는 어떻게 움직임? 말이된다고 생각함?

[최경달(khokho132)]

원자에 비해 전자는 아주 질량이 가볍기 때문에 쑉쑉 잘 움직인당

[익명(175.193)]

아니ㅋㅋㅋ 진짜 전자라는 엄청 조금만 입자가 움직이는거라 생각함? 나는 자유전자 모형이 틀린거라 생각함

[최경달(khokho132)]

흠 생각은 자유니까 존중할게

[익명(175.193)]

그리고 전자가 가볍기때문에 쏙쏙 잘 움직인다는데 그럼 전자끼리 부딪힐 확률도 높아지는데 왜 저항이 0으로됨?

[익명(175.193)]

설사 전자끼리는 척력이라 부딛힐수가 없다면? 왜 에너지 저항이 0이 되는거임? 전자끼리 부딪히려고 할때 척력이 발생하면 방향이 바뀔텐데 어케 저항이 0임?

[한플(znffjrznf123)]

완전히 0은 아니고 아주아주아주 작은 수치임...

[최경달(khokho132)]

저항이 완전 0은 아니구.. 편의상 글케 부르는거야 우리가 사용하려는 레벨에선 0이나 마찬가지니까.. 굳이 저항 10-9승 이라고 부를 필요는 없자나...

[특갤러 2(180.230)]

ㅇㅎ 그래서 기존이론이랑 안맞다느니 양자역학을 무시했다느니 하는소리가 나오는거라고 생각하면되는거지?

[최경달(khokho132)]

구렇지

[익명(72t0netkxvki)]

[한플(znffjrznf123)]

tmi) BCS 이론에 맞지 않는 초전도체들이 이미 존재함

[최경달(khokho132)]

그럼 정보글 좀 싸주셈

[한플(znffjrznf123)]

그만한 지식은 없다 이기