보다 확실한 고온 초전도체의 ‘줄무늬’ 존재에 대한 증거
국제 공동 연구로부터 기존 고온 초전도체에 ‘줄무늬’의 존재에 대한 주장을 뒷받침해줄 새로운 증거가 나타났다. 이 줄무늬-전기적 전하의 공간적인 배열은 물질이 어떻게 저항 없이 전류를 흘릴 수 있는지 그 메커니즘을 밝히는데 기여할 것으로 기대되고 있다.
연구된 재료에서, 전자는 반강자성 순서로 알려진 형태로 스스로 배열한 것으로 나타났다. 화학적 대체를 통해, 과학자들은 전자 ‘홀(hole)’, 즉 전자가 없는 상태를 효율적으로 도핑하여 전자/홀이 자유롭게 움직여 초전도체처럼 전류가 흐르도록 할 수 있었다.
여기서 가장 중요한 질문은 어떻게 전자/홀이 스스로 배열할 수 있느냐는 것이다. 연구팀은 초반 연구에서 홀이 스스로 모여 줄무늬를 형성하여 반강자성체 영역을 만든다는 것으로 보인바 있다.
현재 연구에서, 연구진은 줄무늬가 결정 격자의 진동에 미치는 영향을 연구하고 있다. 격자 진동, 즉 포논(phonon)은 기존의 초전도체에서 전자를 짝짓게 하여 전류를 흐르게 한다고 알려져 있다.
이들 각 진동은 기타 줄의 진동처럼 일반적으로 주어진 파장에 대하여 특수한, 잘 정의된 주파수를 가지게 된다. 그러나 실험에서의 초전도체에서는 특정 파장에서, 과학자들은 비정상적인 현상을 발견했다. 격자 진동에서 보다 넓은 범위의 주파수가 발견된 것이었다.
줄무늬 형태로 정돈된 샘플과 정적인 줄무늬 형태가 없는 초전도체에서 나타나는 이 특징은 이 물질들이 동적 줄무늬가 존재함을 나타내고 있는 것이라고 믿게 만들고 있다. 이 결과는 줄무늬가 구리 산화물 초전도체에 공통으로 존재하고 있으며 고온 초전도체의 메커니즘에 중요한 역할을 하고 있을 것이라고 추정되고 있다. 이번 연구는 미국립 Brookhaven 연구소, 프랑스의 Leon Brillouin, 독일의 Solid State Physics연구소, 일본의 Nagoya와 Tohoku 대학교가 참여하고 있다. (ACB)