고온초전도체 비밀 풀어줄 ‘홀스타인 폴라론’ 입자 발견

국내 연구진이 물리학의 오랜 난제인 고온초전도 현상의 비밀을 풀어줄 단서를 찾아냈습니다.

연세대학교 물리학과 김근수 교수팀은 1950년대 고온초전도 현상을 설명하기 위해 존재할 것으로 제안됐지만 지금까지 찾지 못했던 '홀스타인 폴라론'을 처음으로 발견했습니다.

고온초전도 현상은 절대온도 영도(영하 273℃)에 가까운 저온 초전도와 비교할 때 임계온도가 절대온도로 100도(영하 173℃) 부근인 비교적 높은 온도에서 초전도를 나타내는 현상입니다. 보통 초전도 상태로 만들기 위해서는 값비싼 액체 헬륨으로 냉각해야 하지만 임계온도가 높은 재료를 초전도 물질로 사용하면 냉각 비용이 절감돼 경제적 효율을 높이고 응용 범위를 확대할 수 있습니다.

'홀스타인 폴라론'은 물질 속 전자가 주변 원자를 강하게 끌어당겨 원자 배열의 왜곡을 동반하면서 움직이는 합성 입자입니다. 연세대 연구팀은 이번 연구에서 원자 수준의 두께를 갖는 신물질 이황화몰리브덴(MoS2)에서 홀스타인 폴라론 입자의 신호를 감지해내는 데 성공했습니다. 이와 함께 초전도성이 나타날 때 폴라론 입자의 결합 세기가 점차 증가함을 밝혀냈습니다.

연구진은 이번 발견을 통해 고온초전도 현상이나 태양전지 효율성 저하 문제 등 물리학의 난제를 설명하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다고 밝혔습니다.

이번 연구 성과는 5월 28일 국제학술지 '네이처 머티리얼스'에 게재됐습니다.

[사진출처 : 연합뉴스]