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2019년 5월 26일 일요일

역대 가장 높은 온도 초전도체 개발



(Scientists bombarded a sample of a new superconducting material with X-rays to study its structure at the Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory. The X-ray fluorescence creates the greenish color at the sample (center). Credit: Drozdov et al.)


 과학자들이 역대 가장 높은 온도에서 작동하는 초전도체를 개발했습니다. 시카고 대학과 막스 플랑크 연구소, 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 과학자들은 기존 기록보다 50도나 높은 영하 23도에서 초전도 현상을 보이는 물질을 네이처에 보고했습니다. 


 초전도체는 이미 여러 분야에서 활용되고 있지만, 대부분 극저온 환경에서만 작동하기 때문에 액체 헬륨을 사용한 값비싼 냉각 장치가 필요합니다. 따라서 많은 과학자들이 더 높은 온도에서 작동하는 초전도체를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 이들의 궁극적인 목표는 별도의 냉각 장치가 필요없는 상온 초전도체 개발입니다. 


 이 목표를 달성하기 위해 여러 가지 후보 물질이 연구되고 있는데, 이 가운데 하나가 바로 초전도성 수소화물 (superconducting hydrides) 입니다. 연구팀은 희토류 원소인 란타넘 슈퍼수소화물 (lanthanum superhydrides)를 이용한 초전도 현상을 연구했습니다. 그 구조상 매우 높은 온도에서 초전도성을 보일 수 있기 때문입니다. 다만 이 물질의 문제점은 아주 높은 압력에서만 초전도 현상을 보인다는 것입니다. 연구팀은 150-170 gigapascal (대략 150만 기압)의 압력을 수 마이크로미터 크기의 란타넘 수소화물에 가해 이전 기록을 크게 뛰어넘는 영하 23도에서 초전도체를 구현했습니다.


 물론 실용적인 초전도체와는 거리가 멀지만, 과학자들은 이를 통해 고온 초전도 현상의 원리를 연구할 수 있습니다. 그리고 궁극적으로 일반적인 압력과 환경에서 작동할 수 있는 초전도체를 개발할 수 있을 것입니다. 아직 갈 길이 멀지만, 상온 초전도체는 21세기에 과학이 이룰 가장 큰 꿈 가운데 하나입니다. 


 참고 


A. P. Drozdov et al. Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1201-8




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