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초전도를 나타내는 코발트 산화물 5K에서 대자율(帶磁率), 전기저항이 급저하
  • 편집부
  • 등록 2003-07-04 01:14:32
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물질, 재료연구기구의 高田和典 주간연구원 등의 연구팀은 초전도를 표시하는 코발트 산화물을 발견했다. 세계 최초. 나트륨, 코발트 산화물의 층간에 물분자가 들어간 구조를 하고 있고, 5K(마이너스 268℃)에서 대자율과 전기저항이 급격하게 저하, 초전도물질이라는 것을 확인했다. 고온초전도를 나타내는 페로브스카이트계 물질에서는 구리 산화물이 초전도층을 형성하고 있는데, 신물질은 코발트 산화물이 초전도층으로 되어 있어 새 초전도 물질 탐색에 박차를 가할 수 있게 될 듯하다. 신물질은 열전변환효율이 높은 재료로서 주목되고 있는 나트륨, 코발트 산화물. 건조상태에서는 초전도를 나타내지 않지만, 나트륨의 일부를 제거함과 동시에 물분자를 주입하면 초전도체가 된다. 리튬 이온전지의 전극에 사용되는 층상광물과 같은 구조로 리튬 대신에 나트륨이 들어간 것. 취소(臭素)에 의한 산화반응으로 나트륨의 거의 반을 제거하면 물에 담그는 것만으로 층간에 물분자가 들어간다. 가열하면 물분자가 빠져나와 버린다. 초전도체로 바뀌는 것은 물분자가 코발트 산화물 층간의 절연체로서 작용함과 동시에 층간거리가 5.5옹스트롬(Å)에서 9.9Å으로 커지는 것이 원인인 듯하다고 한다. 신물질은 고온초전도와 같은 구조로 초전도를 나타내고 있다고 보여진다. 구리 산화물에서는 정방형으로 원자가 배열해 있는데 대해 코발트 산화물은 3각형이라는 것이 특징. 따라서 초전도 이론의 해명에 공헌함과 동시에 물에 담그는 것만으로 초전도가 된다는 간편함도 주목된다. (NK) 연구의 눈, 신물질 탐색에 86년에 발견되어 큰 반향을 불러일으켰던 고온초전도는 구리 산화물이 주역. 코발트는 원소로서 구리와 유사한 성질을 가지고 있어 고온초전도의 발견 이래 코발트계 초전도 물질의 연구가 이루어져 왔는데, 초전도 물질은 발견되지 않았다. 신물질은 임계온도는 낮지만 새로운 가능성을 시사하는 것으로 00년의 秋光純 靑山학원대학교수 등에 의한 이붕화 마그네슘 발견 이래의 신물질. 코발트 산화물이 초전도를 나타낸다는 것은 고온초전도 이론의 연구에도 공헌할 듯 하다. 금속계 초전도체 등은 BCS이론으로 초전도 현상이 설명되고 있는데, 이 이론에서는 40K가 상한이라고 했다. 고온초전도는 그것을 훨씬 뛰어넘는 온도영역에서 초전도를 나타낸다는 점에서 신물질 연구에서 이론상의 해명이 진행되면 신물질 발견의 가능성도 높아진다. 전 세계의 초전도 연구자의 눈을 신물질 탐색으로 향하게 할 것 같다.

 

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