초전도현상의 온도가 높아지고 있다

좋은 초전도체를 만드는 물질에 대한 기존의 지식에 의하면 붕화마그네슘은 아니다. 그러나 절대온도 40도라는 상대적으로 높은 온도에서 초전도현상이 이 물질에서 일어남으로 인하여 앞으로 이것에 대한 많은 응용 가능성을 보여주고 있다.
글 | Paul C. Canfield, Sergey L. Bud'ko

















뒷뜰을 거닐다가 잘 알고 있다고 생각했던 구석에서 갑자기 금맥을 발견하는 것을 상상해보자. 혹은 Beverly Hillbillies에서 석유가 땅에서 솟아나기 시작할 때 Jed Clampett의 기분이 어땠을지 생각해보자. 2001년 초반 고체물리학계가 이와 유사한 믿기 어려울 정도의 흥분감에 잠겼는데, 바로 과학자들이 40K 근처에서 저항 없이 전기가 흐르는 MgB2 초전도체를 발표했던 것이다.

이 단순한 합성물은 1950년대에 연구되었지만 수십 년 동안 별로 흥미없다는 이유로 몇몇 실험실 선반에 방치되어 있었지, 누구도 이것의 숨겨진 막대한 가치에 대해 의문을 품지 않고 있었다. 40K (-233℃)가 꽤 낮은 온도이지만 금속으로 된 합성물 (연구와 산업용으로 광범위하게 사용되고 있는 니오븀 기반 합금의 경우 약 23 K)에 비하면 거의 두 배의 수치이다. 니오븀 합금의 초전도현상을 일이키는 데 필요한 것보다 훨씬 비용이 적게 드는 기술로 그만큼의 높은 전이온도를 얻을 수 있다. 응용 가능한 예는 초전도자석과 전력선이다.

고온초전도체 (130K와 같은 높은 온도에서 초전도현상을 보이는 구리산화물)와는 달리 MgB2는 다른, 새로운 종류이긴 하지만 고전적인 초전도체인 것으로 보인다. 수십 년에 걸쳐서 더 높은 전이온도를 갖는 초전도체를 찾는 과정에서 물리학자들은 어떤 종류의 원소들을 결합해 볼 것인가에 대해 엄지손가락 법칙을 개발해냈다. 덧붙이자면 많은 물리학자들은 .....