철(鉄)계통 초전도체에서의 새로운 고온초전도메커니즘 발견

이하 JST press자료를 인용하였습니다. (원문은 여기)

초전도 메커니즘의 개념도

도쿄대학 대학원공학계연구과 시모지마 특임조교와 동대학 물성연구소의 신시키교수는 철계통 초전도체에서 지금까지 알려진 초전도체와는 다른 새로운 초전도 메커니즘을 발견하였다. 초전도란 금속 등을 어느 온도 (초전도 전이온도)이하로 냉각할경우, 전기저항이 제로가 되는 현상을 말한다. 통상 무질서하게 운동하는 전자는 초전도현상에서는 두개씩 쌍을 이루어 운동을 하게된는데, 이 초전도전자쌍을 풀처럼 연결시키는 일을하는  「のり(풀)」의 종류를 특정짓는 것은, 초전도 메커니즘을 규명하는데 있어 매우 중요한 것이다.  그러나, 이제까지 발견된 이 「のり」의 종류는, 결정격자의 진동이나 전자스핀에 한정되어 있었다.

초전도상태의 전자쌍 

 이번에 발견된 철계통 초전도체 (BaFe₂(As_0.65P_0.35)₂ , Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂ )는  고온에서 초전도를 보이는 물질로서 기초과학과 응용면에서도 매우 주목받고 있는 물질임에도 이 물질의 초전도현상에 관여하는 「のり」의 종류는 규명되지 않았었다. 

본 연구팀은 세계최고수준의 초고분해능 레이져 광전자분광장치를 개발 및 이를 이용하여 철계통전도체에서의 전자쌍 결함에너지의 강도를 조사, 새로운 「のり」의 종류를 결정하는데 성공하였다. 

이 연구결과로 부터 지금까지와는 다른 제 3의 새로운 메커니즘 (전자궤도 성질에서 유래하는 )에 의해 초전도현상이 발생할 가능성이 제시되었다. 또한 이연구를 통해 전자궤도에 주목한 연구가 활발해져 보다 높은 온도에서 초전도현상을 보이는 물질도 개발될 것으로 기대된다. 

이 연구의 성과는 2011년 4월7일 science지에 게재되었다. (논문은 여기)