초전도체에서 새로운 물질 상태 발견
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2021-11-08 09:19:18
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- 일반적으로 초전도성으로 전환하는 동안 전자쌍만 형성된다.
- 초전도 금속 Ba1-xKxFe2As2를 서서히 냉각시켜 열적, 전자기적 특성 측정중 발견
- 2개의 전자 대신 4개의 전자가 연결을 형성
- 철 니타이드는 새로운 물리적 상태로 인해 양자 센서와 같은 기술에 매우 적합
초전도체에서 전자는 거의 저항 없이 움직일 수 있다.
현재 이론에 따르면 이는 이러한 물질의 결정 구조에 있는 전자가 충분히 낮은 온도에서 상태 변화를 겪는다는 사실 때문이다. 일반적으로 외톨이이지만 이제 쿠퍼 쌍으로 알려진 것을 형성한다. 이들은 초유체처럼 반응하고 마찰 손실 없이 이동할 수 있다. 재료는 초전도체가 된다.
두 개 대신 네 개의 전자
독일 드레스덴 공과 대학의 바딤 그리넨코(Vadim Grinenko)와 그의 동료들이 최근 발견한 것처럼 일부 초전도체에는 단순한 쌍 이상의 것이 있다. 연구를 위해 그들은 층상 철 프닉타이드 부류의 고온 초전도체의 움직임을 조사했다. 2008년에야 발견된 이 물질은 철 및 기타 금속과 질소족 원소의 화합물로 구성돼 있다.
연구진은 실험에서 초전도 금속 Ba1-xKxFe2As2를 서서히 냉각시켜 열적, 전자기적 특성을 측정한 결과 놀라운 사실을 발견했다. 특정 온도에서 두 개가 아닌 네 개의 전자가 함께 작용하는 상태에서 전이가 일어난다는 것이다.
초전도체의 새로운 응집 물리적 상태
이 관찰은 너무 예상치 못한 일이어서 과학자들은 처음에 이 결과를 믿지 않았다.
"우리가 갑자기 2개의 전자 대신 4개의 전자가 연결을 형성한다는 것을 발견했을 때 처음에는 측정 오류가 있다고 믿었다"고 TU Dresden의 프로젝트 관리자 헨닝 클라우스(Henning Klauss)가 말했다.
"하지만 우리가 더 많은 측정 방법을 사용할수록 그것이 새로운 현상이어야 한다는 것이 더 분명해졌다. 모든 검사가 같은 결과를 초래했다.“
따라서 물리학자들은 일부 모델이 약 10년 전에 예측했던 현상에 대한 최초의 실험적 증거를 제공했다. 이에 따르면, 소위 bosonic 금속 상태는 잘 알려진 쿠퍼(Cooper) 쌍 대신 4개의 전자가 결합된 특정 초전도 물질에서 발생할 수 있다. Klauss는 "이제 우리는 특정 금속의 4부분 전자 제품군이 울트라 냉각으로 완전히 새로운 응집 상태를 생성한다는 것을 알고 있다"고 말했다.
새로운 관점과 응용
과학자들에 따르면, 이 발견은 재료 연구의 이정표를 나타낼 뿐만 아니라 완전히 새로운 통찰을 열 수도 있다. "우리의 결과가 완전히 새로운 연구 분야로 이어질 것이라고 가정할 수 있다. 예를 들어 4개의 연결된 전자가 있는 다른 금속을 검색하거나 물질을 생성하기 위해 어떻게 변경해야 하는지, '전자 가족'에 대한 연구가 수행된다”고 Klauss는 설명했다.
응용 프로그램도 생각할 수 있다.
"이론적으로는 완전히 새로운 유형의 초전도가 전자 제품군에서도 가능하지만 아직 갈 길이 멀다. 확실한 것은 철 니타이드는 새로운 물리적 상태로 인해 양자 센서와 같은 기술에 매우 적합하다는 것이다”며 “앞으로 몇 년 동안 이것이 미래에 무엇으로 이어질지 보여줄 것이다"고 클라우스가 말했다.
(Nature Physics, 2021; doi: 10.1038 / s41567-021-01350-9)
출처: Technische Universität Dresden
- 일반적으로 초전도성으로 전환하는 동안 전자쌍만 형성된다.
- 초전도 금속 Ba1-xKxFe2As2를 서서히 냉각시켜 열적, 전자기적 특성 측정중 발견
- 2개의 전자 대신 4개의 전자가 연결을 형성
- 철 니타이드는 새로운 물리적 상태로 인해 양자 센서와 같은 기술에 매우 적합
초전도체에서 새로운 물질 상태
4개의 전자의 조합은 이전에 알려지지 않은 응집 상태를 생성한다.
물리학자들이 초전도체에서 이전에 알려지지 않은 물질 상태를 발견했다.
그 결과 함께 작용하는 4개의 전자 클러스터가 형성되었다. 일반적으로 초전도성으로 전환하는 동안 전자쌍만 형성된다. 이 ‘보소닉(bosonic) 금속 상태’는 초전도의 물리적 메커니즘에 대한 완전히 새로운 관점을 제공하고 새로운 응용 분야를 가져올 수 있다. 연구원들이 이 연구를 지난 10월 18일 "Nature Physics" 저널에 보고했다.
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▲ 4개의 전자로 구성된 응집물은 각각 특정 초전도체에서 완전히 새로운 상태의 물질을 생성한다. © Pixelwg, Jörg Bandmann / ct.qm |
초전도체에서 전자는 거의 저항 없이 움직일 수 있다.
현재 이론에 따르면 이는 이러한 물질의 결정 구조에 있는 전자가 충분히 낮은 온도에서 상태 변화를 겪는다는 사실 때문이다. 일반적으로 외톨이이지만 이제 쿠퍼 쌍으로 알려진 것을 형성한다. 이들은 초유체처럼 반응하고 마찰 손실 없이 이동할 수 있다. 재료는 초전도체가 된다.
두 개 대신 네 개의 전자
독일 드레스덴 공과 대학의 바딤 그리넨코(Vadim Grinenko)와 그의 동료들이 최근 발견한 것처럼 일부 초전도체에는 단순한 쌍 이상의 것이 있다. 연구를 위해 그들은 층상 철 프닉타이드 부류의 고온 초전도체의 움직임을 조사했다. 2008년에야 발견된 이 물질은 철 및 기타 금속과 질소족 원소의 화합물로 구성돼 있다.
연구진은 실험에서 초전도 금속 Ba1-xKxFe2As2를 서서히 냉각시켜 열적, 전자기적 특성을 측정한 결과 놀라운 사실을 발견했다. 특정 온도에서 두 개가 아닌 네 개의 전자가 함께 작용하는 상태에서 전이가 일어난다는 것이다.
초전도체의 새로운 응집 물리적 상태
이 관찰은 너무 예상치 못한 일이어서 과학자들은 처음에 이 결과를 믿지 않았다.
"우리가 갑자기 2개의 전자 대신 4개의 전자가 연결을 형성한다는 것을 발견했을 때 처음에는 측정 오류가 있다고 믿었다"고 TU Dresden의 프로젝트 관리자 헨닝 클라우스(Henning Klauss)가 말했다.
"하지만 우리가 더 많은 측정 방법을 사용할수록 그것이 새로운 현상이어야 한다는 것이 더 분명해졌다. 모든 검사가 같은 결과를 초래했다.“
따라서 물리학자들은 일부 모델이 약 10년 전에 예측했던 현상에 대한 최초의 실험적 증거를 제공했다. 이에 따르면, 소위 bosonic 금속 상태는 잘 알려진 쿠퍼(Cooper) 쌍 대신 4개의 전자가 결합된 특정 초전도 물질에서 발생할 수 있다. Klauss는 "이제 우리는 특정 금속의 4부분 전자 제품군이 울트라 냉각으로 완전히 새로운 응집 상태를 생성한다는 것을 알고 있다"고 말했다.
새로운 관점과 응용
과학자들에 따르면, 이 발견은 재료 연구의 이정표를 나타낼 뿐만 아니라 완전히 새로운 통찰을 열 수도 있다. "우리의 결과가 완전히 새로운 연구 분야로 이어질 것이라고 가정할 수 있다. 예를 들어 4개의 연결된 전자가 있는 다른 금속을 검색하거나 물질을 생성하기 위해 어떻게 변경해야 하는지, '전자 가족'에 대한 연구가 수행된다”고 Klauss는 설명했다.
응용 프로그램도 생각할 수 있다.
"이론적으로는 완전히 새로운 유형의 초전도가 전자 제품군에서도 가능하지만 아직 갈 길이 멀다. 확실한 것은 철 니타이드는 새로운 물리적 상태로 인해 양자 센서와 같은 기술에 매우 적합하다는 것이다”며 “앞으로 몇 년 동안 이것이 미래에 무엇으로 이어질지 보여줄 것이다"고 클라우스가 말했다.
(Nature Physics, 2021; doi: 10.1038 / s41567-021-01350-9)
출처: Technische Universität Dresden
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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