포스텍 연구팀, 철계 초전도체 비밀 풀 ‘열쇠’ 찾아

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(포항공과대)은 물리학과 김준성 교수와 통합과정 옥종목 씨 연구팀이 독일 드레스덴 라이프니츠연구소(IFW-Dresden) 백승호 박사와 함께 ‘네이처 머터리얼스(Nature Materials)’ 최신호를 통해 철계 초전도체(FeSe)의 독특한 초전도 현상에 관한 연구를 발표했다고 16일 밝혔다.

철계 초전도체는 다른 초전도체와는 달리 분자가 자기적으로 정렬된 상태와 네마틱 상태 등 서로 다른 2개의 정렬상태에서 초전도현상을 보인다.

초전도체의 활용을 위해서는 초전도 현상이 언제 일어나는가를 이해하는 것이 중요한데 네마틱 상태에서 초전도 현상이 일어나는 원인에 대해 알려진 바가 없다.

네마틱 상태는 우리가 흔히 사용하는 LCD 등의 액정필름을 300배 확대해 찍으면 눈으로도 볼 수 있는 독특한 현상으로, 액정 속 분자가 불규칙하게 퍼져 있지만 모두 일정한 방향을 향하고 있는 것을 말한다.

연구팀은 핵자기공명(NMR)을 통해 네마틱 상태가 일어나는 온도가 초전도 상태가 나타나는 온도보다 훨씬 높다는 것과 이러한 현상이 철계 초전도체가 오비탈(Orbital·원자, 분자, 결정 속의 전자나 원자핵 속의 핵자 등의 양자역학적 분포상태)의 자유도, 즉 전자의 분포도에 의한 것이라는 사실을 밝혀냈다.

현재까지는 이러한 현상이 주로 전자의 스핀에 의한 것으로 알려져 왔다.

이번 연구는 철계 초전도체에서 네마틱 상태를 일으키는 원인은 물론 이런 현상이 초전도현상에 어떤 영향을 미치는가에 대한 중요한 단서를 제공했다는 점에서 중요한 의의를 가지고 있다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 한국-포스텍 막스플랑크 연구소, 기초과학연구원 등의 지원을 받아 수행됐다.