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독일 막스플랑크 연구소(Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter)의 연구진은 알칼리 금속으로 도핑된 풀러라이드(fulleride, K3C60)가 고압 하에서 광-유도성 초전도 현상을 가진다는 것을 증명했다. 이 연구는 일시적인 초전도 상태를 조사하는데 도움을 줄 수 있고, 150 K 이상의 온도에서 K3C60이 초전도성을 가질 수 있게 한다. 일반 금속과는 달리 초전도체는 손실 없이 전류를 전달할 수 있는 독특한 특성을 가지고 있다. 현재의 초전도체는 -70 ℃ 이하에서 기능하기 때문에 적용이 어렵다. 이번 연구진은 강한 레이저 펄스를 사용해서 몇 개의 초전도 재료들을 자극했다. 특정 조건 하에서, 전례 없는 고온 초전도체가 된다는 것을 확인했다. 그러나 단지 1 초의 짧은 시간 동안만 지속되었다. K3C60에서 발견된 광-유도된 초전도성이 평형 초전도체와 같은 방식으로 작동하는지를 이해하는 것은 매우 중요하고, 빛에 의해서 유도된 고온 초전도성의 물리적 메커니즘을 밝히는데 새로운 길을 제공할 수 있을 것이다. K3C60은 광-여기 상태에서 최대 2.5 GPa까지 다양한 압력을 가해서 특성을 조사했다. 압력을 증가했을 때 광-전도성이 매우 감소했다. 이러한 현상은 기존의 금속에서 발견된 것과는 매우 다르고, 초전도체의 특성과 매우 유사하다. 중요한 것은 더 강한 광 여기를 할 경우에 150 K 이상의 온도에서 초전도체가 된다는 점이다. 빛에 의해 유도되는 고온 초전도 현상의 물리적 메커니즘은 아직 설명할 수 없지만, 이번 연구는 상온 초전도체를 향한 궁극적인 목표에 한 걸음 더 나아가게 한다. 향후 연구는 광학적 여기와 다른 외부 자극(자기장 등)을 적용했을 때 복합 재료 속에서 어떤 새로운 현상이 발생하고 제어할 수 있는지를 확인하는 것이 될 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Physics에 ldquo;Pressure tuning of light-induced superconductivity in K3C60 rdquo; 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/s41567-018-0134-8). |
