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철계 초전도체의 조셉슨 효과

전문가 제언: ○ 2006년에 일본에서 발견된 철계 프닉타이드(iron based pnictides) 초전도체는 초전도 연구에 새로운 활기를 가져왔다. 임계온도(Tc)는 고압에서 54K로 Hg계 고온초전도체(HTS)의 165K에 비하면 아직 많이 낮지만 결정구조가 구리산화물보다 단순하고 수천 종의 후보물질이 있으며 이제 본격적인 연구가 시작되는 단계이다.

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

○ 초전도체의 응용은 전력기기, 자기부상열차와 같은 대규모 응용과 주로 조셉슨 접합을 전자공학과 정밀측정에 이용하는 소규모 응용으로 나뉜다. 이 논문에서는 철계 초전도체 조셉슨 접합의 특성, 여러 이론 모델의 현황, 응용 가능성에 대하여 논의한다.

○ 철계 초전도체의 조셉슨 효과는 저온초전도에서 나타나는 대부분의 특성을 보여준다. 그렇지만 두 개 이상의 에너지 간격이 나타나고, 초전도 질서맺음변수의 대칭이 s파 초전도체와 다르며, 쿠퍼쌍 형성 메커니즘에 대해 해결되지 않은 문제가 많다. 이런 문제를 해결하기 위해서 무엇보다도 박막으로 터널링 조셉슨 접합을 제작하여 재현성 있는 실험데이터를 얻을 수 있어야 한다.

○ 지금까지의 실험결과로는 여러 의문에 대해 어떤 결론도 내릴 수 없다. 발견된 지 25년이 지났으며 전력기기를 비롯한 다양한 응용연구가 활발한 구리산화물의 기본 메커니즘 규명에도 철계 초전도체의 특성연구가 도움이 될 것이다.

○ 철계 초전도체에 대한 국내 연구는 미미하다. 재료에 As와 같은 독성물질이 사용되는 이유도 있지만 국내 연구가 응용에 너무 치우친 경향이 있다. 기초연구에 대한 지원이 부족한 것이 주요 원인이다. 미래를 위해 기초연구에 더 적극적인 지원이 필요하다.

저자: P Seidel
자료유형: 학술정보