물질 방향 따라 달라지는 초전도성 검증

포스텍 이길호 교수 연구팀

포스텍은 물리학과 이길호 교수 연구팀이 산화구리 기반 Bi2Sr2CaCu2O8+×(이하 Bi-2212) 조각의 각도를 비틀어 쌓음으로써 고온초전도체의 한 물질 안에서 방향에 따라 초전도성이 다르게 나타나는 성질인 비등방 초전도성을 검증했다고 24일 밝혔다.

같은 물질이더라도 각도를 비틀어 쌓으면 지금까지 존재하지 않았던 물성이 나타날 수 있다. 초전도체가 아닌 두 개의 그래핀을 약 1.1도 비틀어 쌓으면 초전도성을 띠는 현상이 바로 그 예다.

그래핀은 결정 방향과 관계없이 물성이 동일한 등방성 결정층인데 방향에 따라 물성이 달라지는 비등방성 결정층의 경우 비틀어 쌓는 각도에 따라 물성이 더 극적으로 바뀐다. 특히 비등방성 결정 구조에서 비롯하는 비등방 초전도성은 고온초전도체의 원리와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 접합시 온도가 800℃에 이르고, 조각을 뗐다 붙였다 하면서 접합 계면의 결정 구조가 변형돼 명확한 결론이 나지 않았던 상황이다.

이에 연구팀은 접합 계면의 결정 구조 변형을 막기 위해 반데르발스 힘으로 Bi-2212 결정층을 쌓아 계면에 가해지는 힘을 최소화한 것이다.

이때 불순물이 섞이거나 물질이 산화되지 않도록 공기를 차단한 상태에서 하나의 결정을 위아래 두 층으로 분리한 후 둘을 비틀어 쌓았다. 그 결과 Bi-2212 결정층을 비틀어 쌓은 고온초전도체에서 비등방 초전도성이 나타남을 확인할 수 있었다.

이길호 교수는 “비틀린 각도를 조절해 새로운 물성을 만들어 내는 트위스트로닉스란 분야가 최근 큰 관심을 받고 있다”고 말했다.

/이시라기자 [e-mail]