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양자요동이 금속 내 전자의 전환을 증명

전문가 제언: 구리나 은과 같은 금속에서 전기저항은 주로 결정격자의 진동인 포논에 의해 전자가 산란되어 생긴다. 저온에서 이 진동은 사라지므로 금속을 냉각하면 금속의 저항이 줄어드는 이유를 설명할 수 있다. 하지만 전자는 모든 금속에 항상 존재하는 빈자리나 다른 종의 원자와 같은 불순물에 의해서도 산란하기 때문에 작은 “잔류저항”이 저온에서도 남는다. 이제까지 잔류저항은 전자와 불순물 사이의 상호작용에만 의존한다고 생각되었지만 Nazarov 등의 새로운 이론은 전자 간 다체효과인 동적 상호작용이 불순물이 있는 상황에서도 뚜렷한 기여를 한다는 것을 보여주었다. 이 이론은 최초로 저온에서 단순한 금속의 저항을 제1원리로부터 정량적으로 설명하였다.

응집물질물리에서 가장 오래된 이론중의 하나는 금속에서 전류의 전도에 관한 것이다. 1900년에 발표된 Drude의 논문에서 금속의 전자는 기체 내의분자처럼 끊임없이 모든 방향으로 움직이고 있지만 총 운동량이 영(0)이므로 전류가 없다. 도체의 양 끝에 전압을 가하면 전자를 양(＋)의 끝으로 약간 방향을 바꾸게 하는 전기장이 생성되며 순 전류를 생기게 한다. 때때로 충돌이 전자의 이동방향을 다시 제멋대로 바꾼다. 이런 충돌의 회수가 금속의 저항을 결정한다.

저자: Rex Godby
자료유형: 연구단신