이게 궁금해서 찾아봤는데...


2014년에 꽤 연관있는 연구가 있긴 있었네



자기와 초전도체의 결합을 통한 열전 변환 효율 향상

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=244668


열전 소자는 전류를 전달하거나, 또는 온도 차이를 전력으로 변환함으로써, 물질을 냉각할 수 있다. 그러나 금속 구조는 특히 매우 열약한 열전 성능을 가지고 있기 때문에, 대부분의 열전은 반도체로 이루어져 있다. 현재 핀란드의 이위베스퀼레 대학(University of Jyvaskyla)과 알토 대학(Aalto University), 스페인의 산세파스티안, 그리고 독일의 올덴브루크 대학(Oldenburg University)의 연구진이 자기 금속과 초전도체의 적절한 결합을 통해서 어떻게 매우 강한 열전 변환 효율에 달성할 수 있는지를 보여주는 연구 결과를 발표했다.

반도체와 초전도체의 전자 구조는 표면적으로 매우 비슷한데, 왜냐하면 이 두 물질 모두 전자의 금지된 에너지 영역의 “에너지 갭(energy gap)”을 가지고 있기 때문이다. 이 둘의 차이는 반도체 도핑을 통해서, 이 에너지 캡을 평균 전자 에너지에 따라 이동시킬 수 있다는 것이다. 이는 에너지 갭이 양성 및 음성 에너지에 따라 대칭되는 초전도체와는 대조적인 것이며, 따라서 양 에너지 전자로의 열전 효과는 음에너지 전자의 열전 효과를 상쇄하게 된다. 저널에 발표된 이들의 논문에서, Heikkila와 다국적 연구진은 이러한 대칭이 추가 자기장의 존재로 말미암아 어떻게 파괴될 수 있으며, 자기 접촉을 통해 전류를 어떻게 구동하는지를 설명하였다. 결과적으로, 이 시스템은 매우 큰 열전 효과를 드러낸다.

기존의 초전도체는 대략 몇 캘빈 온도를 요구하기 때문에, 이러한 메커니즘은 휴대용 냉각기나, 또는 폐열 컨버터와 같은 소비자 장비에 직접 사용할 수 없없다. 그러나 이것은 정확한 신호 검출이나, 또는 열전 성능을 향상시키기 위하여 반도체에 적용될 수 있다. 열전 효과에 대해서는 에스토니아의 과학자인 Thomas Johann Seebeck가 온도차에 의해 발생하는 전압을 관찰하고, 또한 프랑스 물리학자인 Jean Charles Athanase Pelitier가 역으로 전류를 온도차로 전환하게 하는 효과를 1830년대에 이미 발견되었다. 이러한 현상은 온도 측정에서부터 자동차 좌석 냉각, 그리고 우주 임무를 위한 전력원으로서의 다양한 분야에 응용되어 왔다. 그러한 장비의 효율성은 전통적으로 매우 낮다. 만약 이러한 효율성을 향상시킬 수 있다면, 이 열전 변환은 산업 공정에서 폐열을 전환하거나, 또는 자동차 엔진을 유용한 전력원으로 변환하는데 즉각 사용될 수 있을 것이다.

일부 금속은 낮은 온도에서 그들의 모든 전기 저항을 손실하고, 초전도체가 된다. 초전도체가 열전 효과를 가지고 있지 않다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 하지만, 2003년 노벨 수상자인 Vitaly Ginsburg는 잘 알려지지 않은 이 주제를 다루었다. 연구진의 이 논문은 이러한 질문에 대한 새로운 통찰력을 제시하고, 좀 더 복잡한 하이브리드 구조에서 이러한 현상을 연구할 수 있게끔 도움을 주었다.

(그림) 최근 발표된 연구에 따르면, 절연체(I)를 통해서, 강자성체(F)와 얇은 초전도 막(S)을 결합함으로써, 매우 큰 열전 효과를 얻을 수 있다고 밝혔다. 또한 초전도체가 있는 곳에는 강자성 절연체(FI) 및 자기장(B)의 존재로 말미암아, 스핀 분리가 일어난다고 설명했다.