초전도 해외기술정보

테라헬츠파를 연속 발진, 고온초전도체에서 최초로
筑波大學 數理物質科學硏究科의 門脇和男 교수 등은 층상구조의 고온초전도체로 최초로 테라헬츠파의 연속발진에 성공했다. 방사광이나 레이저광과 같은 지금까지 알려진 발광원리와는 다른 제3의 발광원리이다. 발광효율은 5%로 반도체에 의한 테라헬츠 발진 등에 비해 한 자릿수 높게 고효율이라고 한다. 실용화하면 생체분자의 구조해석과 환경오염물질의 검출, 약물의 투과검출 등의 효율적인 분광광원으로서 기대할 수 있을 듯하다.
고온초전도체는 도체와 절연체가 원자 레벨에서 교대로 층을 이루고 있기 때문에 이상적인 단결정인 경우는 자연적으로 절연체를 초전도체로 끼운 죠셉슨 접합(JJ)을 형성하고 있다. 이번에 양질의 비스마스계 고온초전도체 단결정을 만들어 JJ에 수직이 되도록 전류를 통하게 한 결과, 검출기에서 테라헬츠파를 검출했다.
이 원리는 초전도체에 자장을 가하면 자속의 최소단위가 다수 발생, 초전도가 약한 JJ접합면에 진입하여 자속의 소용돌이를 형성한다. 그 자속의 소용돌이는 결정격자처럼 규칙적으로 늘어서고 그 상태로 JJ의 수직면에서 초전도 터널 전류를 통과시키면 로렌츠력(力)으로 자속의 소용돌이가 집단적으로 세로로 흘러서 테라헬츠파로서 발진한다. ‘SPring-8’과 같은 전하입자가 원가속도 운동을 하고 있을 때의 방사광이나 레이저와 같은 전자·정공의 재결합 발광과는 다른 제3의 원리에 의한 새로운 발광현상이라고 한다. 이 원리에 대해서는 이미 東北대학의 立木昌 명예교수 등이 ‘지구 시뮬레이터’를 이용한 이론해석에서 고온초전도체의 고유 JJ에서 테라헬츠파가 발진할 가능성을 이끌어냈다.
고온초전도체에 의한 테라헬츠파 발진은 고효율이기 때문에 연속발진이 가능한 이외에 레이저와 같은 위상 등이 일정한 코히렌트광(光)으로 자장의 크기를 바꿈으로써 파장이 가변하는 특징을 가진다고 한다. (NK)

초전도 자석 자장 세계 최고로 발생시키는데 성공
東北大學과 東芝의 공동연구팀은 냉동장치로 식혀서 사용하는 초전도 마그넷에서 세계최고인 18.1테슬러의 자장을 발생시키는데 성공했다. 종래 기록을 약 20% 상회한다. 단백질, 자성체 등을 조사하는 실험장치에 대한 응용을 전망한다. 냉각에 고가의 액체헬륨을 사용하지 않아도 되어 장치의 유지비용을 줄일 수 있을 것 같다. 東北大 금속재료연구소 부속 강자장초전도재료연구센터가 개발한 마그넷은 직경 1미터 미만이다. 냉동기에서 섭씨 영하 268도로 식혀서 18.1테슬러의 자장을 발생시킨다.
마그넷 내부에는 직경 52밀리미터의 통상의 공간이 있고, 그 부분은 실온으로 유지되고 있다. 이 공간에 단백질 등을 넣으면 상세한 구조 등을 조사할 수 있다. 지금까지 이 정도로 강한 자장을 발생하려면 액체헬륨으로 냉각할 필요가 있었다. (일경산업)