저항없이 전기가 흐르는 ‘꿈의 기술’…카이스트 ‘초전도’ 현상 규명 작성일 06-30 37 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 연구팀 논문 발표</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="VETUUC71OW"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="517047d63a35ed8ee7c6be25fa8eb9f72ebe0d82af095ccdcf7913934ca1ece3" dmcf-pid="fDyuuhztEy" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="카고메 격자 및 격자 내 고리 전류 질서를 나타낸 모식도. 에이아이(AI)로 생성. 한국과학기술원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/30/hani/20260630151150292zias.jpg" data-org-width="634" dmcf-mid="1eaOOeCEmz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/30/hani/20260630151150292zias.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 카고메 격자 및 격자 내 고리 전류 질서를 나타낸 모식도. 에이아이(AI)로 생성. 한국과학기술원 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="82b00a04120dfbbeb789c4616a0a4b4616b48a23a5c6de759451a26e2851e3eb" dmcf-pid="4wW77lqFDT" dmcf-ptype="general"> 전기가 저항 없이 흐르는 ‘초전도’ 현상은 양자컴퓨터나 자기부상열차, 차세대전력망 등 미래 기술의 핵심으로 주목받는다. 국내 연구진이 이 초전도 현상이 나타나기 전에 전자들이 먼저 ‘숨은 질서’를 형성한다는 것을 밝혔다. 초전도 현상의 근본 원리를 규명하는 단서를 제공했다는 평가다.</p> <p contents-hash="747e444994b51bb4799883f7e11e7cb87c5a5e334aa86eabcbeabf2a6ab324eb" dmcf-pid="8jhFFm0Hrv" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(카이스트)은 30일 물리학과 김용관·한명준·이성빈 교수 공동연구팀이 ‘카고메 금속’(CsV₃Sb₅)에서 초전도가 나타나기 전 전자들이 먼저 질서를 갖춰 움직인단 사실을 실험과 이론을 통해 규명했다고 밝혔다. 카고메 금속은 일본 전통 바구니의 격자무늬를 닮은 원자 구조의 물질로, 독특한 전자 특성 때문에 주목받고 있다. 전자들이 서로 강하게 영향을 주고받으면서 일반 금속에서는 보기 어려운 다양한 현상이 나타나기 때문이다. 초전도는 전자들이 양자 수준에서 두 개씩 ‘쿠퍼 쌍’을 이뤄 집단으로 움직이며 나타나는 현상으로, 극저온 환경 아래 일부 물질에서 나타나지만 전자들이 어떤 과정을 거쳐 초전도 상태에 도달하는지 등 아직 밝혀지지 않은 게 많다.</p> <p contents-hash="3435b3381ec855c8c428fde7e396667888af6c5ad74788f172defb41351349da" dmcf-pid="6Al33spXIS" dmcf-ptype="general">이번에 연구팀이 밝혀낸 것은, 전자들이 초전도에 도달하기에 앞서 ‘고리전류 질서’라는 것을 먼저 형성한다는 사실이다. 일반적으로 금속에서 전자들의 운동은 시간의 방향을 거꾸로 돌려도 똑같이 성립하는, ‘시간반전대칭성’을 가진다. 그런데 기존 연구에선 초전도 현상이 나타나기 전에 이 시간반전대칭성이 깨지는 흔적이 관측된 바 있다. 다만 이 깨어짐이 초전도 현상이나 초전도 현상과 경쟁·협력 관계에 있는 또 다른 양자 상태인 전하밀도파(전자들이 일정한 간격을 두고 규칙적인 배열을 이루는 상태)와 어떻게 연결되는지는 설명되지 못했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0d8a7414f4aa166d6b06ab456bf840686bc4aa1ec85133774cc6dca5e84b5d59" dmcf-pid="PcS00OUZEl" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구 내용을 소개하는 이미지. 에이아이(AI) 생성. 한국과학기술원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/30/hani/20260630151151590qjoj.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="2AdwwQmjwY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/30/hani/20260630151151590qjoj.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구 내용을 소개하는 이미지. 에이아이(AI) 생성. 한국과학기술원 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="a8238baabf9a9946da15e049136f40b658f4b9a0b4d4b02b44349ce69618d8f5" dmcf-pid="QkvppIu5Dh" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 꼭짓점을 공유하는 삼각형들이 연결된 패턴(‘카고메’)의 결정 구조를 가진 금속에 왼쪽으로 도는 빛과 오른쪽으로 도는 빛을 각각 쏘아서 방출되는 전자 세기의 차이를 측정하는 방법을 써서 시간반전대칭성이 깨진 전자 상태를 관측했다. 그 결과 전하밀도파가 시작되는 온도(94K, 영하 179도)보다 훨씬 높은 온도(140~145K, 영하 133도)에서부터 이미 전자들이 작은 고리를 순환하는 듯한 방향성을 가진다는 것을 확인했다. 이후 전자들은 전하밀도파를 형성하고, 마지막으로 초전도 상태에 도달했다. 전자들이 고리전류 질서→전하밀도파→초전도의 순서로 변화한다는 사실을 확인한 것이다.</p> <p contents-hash="377bb6b8dde2a24149ba1850db046a262080fa6e07cd9da443959b6ded1c3f0b" dmcf-pid="xETUUC71mC" dmcf-ptype="general">이성빈 교수는 “이번 결과는 전하 고리전류 질서와 전하밀도파가 따로 존재하는 것이 아니라 서로 얽혀 복합적인 양자상태를 만든다는 점을 보여준다”며 “앞으로 이러한 ‘상전이’ 계층을 제어하면 새로운 초전도 상태를 설계하는 데 중요한 실마리가 될 것”이라 밝혔다. 논문은 지난 15일(현지시각) 국제 학술지 ‘네이처 피직스’에 게재됐다.</p> <p contents-hash="d12f4bf1b01b6b924501ede8549f2b3ff9bdd5c07336d330f3ce75b7714c3caf" dmcf-pid="yzQAAfkLDI" dmcf-ptype="general">한국과학기술원은 “초전도는 전기가 저항 없이 흐르는 꿈의 기술로 양자컴퓨터, 초저전력 전자소자, 차세대 전력망 등에 활용될 수 있다. 이번 연구는 초전도가 왜 생기는지 더 깊이 이해하고, 더 높은 온도에서 작동하는 새로운 초전도체를 개발하는 데 중요한 기초 자료가 될 것”이라 기대했다.</p> <p contents-hash="412cf8acaf8a6bf081ae10db2c38400ae34d2019436c4d9c0550c7a50033ca84" dmcf-pid="Wqxcc4EomO" dmcf-ptype="general">최원형 기자 circle@hani.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 한겨레신문사 All Rights Reserved. 무단 전재, 재배포, AI 학습 및 활용 금지</p> 관련자료 이전 거짓으로 판명난 정보, 계속 유통해서 돈 벌면 과징금 최대 10억 원 06-30 다음 제11회 울산울주세계산악영화제, 관객리뷰단 모집 06-30 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
