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철계 초전도체에 대한 전망

전문가 제언: ○ 2006년에 일본에서 발견된 철계(Fe-based) 초전도체는 20년 전에 발견된 구리산화물 고온초전도체(High-Temperature Superconductor; HTS)와 특성뿐만 아니라 개발과정도 비슷한 점이 많다.

○ 철계 초전도의 임계온도(Tc)는 고압에서 54K로 Hg계 HTS의 165K에 비하면 아직 많이 낮지만, 결정구조가 보다 간단하고 수천 종의 후보물질이 있으며 본격적인 연구가 시작된 지 2년 정도이므로 앞으로의 발전 가능성은 희망적이다.

○ 종래의 금속이나 합금으로 된 저온초전도체는 미량의 자성물질만 들어가도 Tc가 크게 내려가거나 아예 초전도성을 잃는 현상이 나타난다. 이런 개념은 구리산화물 HTS의 발견으로 많이 약화되었으며, 철계 초전도체의 발견은 이를 완전히 불식시켰다.

○ 이 논문은 철계 프닉타이드 초전도체에 대해 지난 2년간에 알려진 많은 실험적 사실을 화학적 입장에서 검토하였다. 워낙 다양하고 서로 상반되는 결과가 많아 결론을 내릴 상황은 아니다. 그렇더라도 결정구조의 작은 변화가 Tc에 영향을 준다는 점과 HTS 발견 초기에 관심을 끌었던 공명원자가결합(RVB)이 중요한 역할을 한다는 점을 알 수 있다.

○ 새로운 초전도체 발견의 첩경은 기존 초전도체의 메커니즘 규명이다. HTS 이전에도 여러 특이한(exotic) 초전도체가 발견되었으나 그 초전도체들은 BCS 이론으로 설명할 수 없었으며 그 후 진전이 없었다.

○ HTS는 응용 가능성이 워낙 높아 실용화 개발이 앞서 가고 있으나 메커니즘 규명의 중요성은 여전하다. 프닉타이드 초전도체에 대한 이해가 HTS의 메커니즘 규명에도 도움이 될 것으로 기대한다.

○ 이 논문에 인용된 150여 편의 참고문헌 중에서 국내 연구자의 기여는 미미하다. 고압장치가 필요하고 독성물질이 사용되는 점 등의 어려움이 있지만 초기단계부터 세계적 조류에 맞는 활발한 기초연구의 수행이 바람직하다.

저자: John A Wilson
자료유형: 학술정보