네마틱 상태변화, 철계 초전도체 때문

포스텍· 獨 연구팀 원인 규명

▲ 김성준 교수, 백승호 박사

자기부상 열차, MRI 등 고자기장을 필요로하는 기술에 활용되는 철계 초전도체의 비밀을 푸는 열쇠가 한국과 독일의 공동연구팀에 의해 밝혀졌다. 포스텍 물리학과 김준성 교수·통합과정 옥종목씨, 독일 드레스덴 라이프니츠연구소(IFW-Dresden) 백승호 박사 연구팀은 최근 `네이처 머터리얼스(Nature Materials)` 최신호를 통해 철계 초전도체인 FeSe의 독특한 초전도 현상에 관한 연구를 발표했다. 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 특히 중요한데, 네마틱 상태에서 초전도 현상이 일어나는 원인에 대해서는 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 전자의 분포도에 의한 것이라는 사실을 밝혀냈다.

특히 철계 초전도체에서 네마틱 상태를 일으키는 원인은 물론, 이런 현상이 초전도현상에 어떤 영향을 미치는가에 대한 중요한 단서 제공에 의의를 가지고 있다.

/박동혁기자