퀀텀 기술분야를 선도하는 기업인 테라 퀀텀(Terra Quantum)은 간행물인 “Advanced Quantum Technologies”에 기사를 게재하여 방온 초전도 사례를 최초로 관찰하였음을 발표했습니다. 이 발견은 초전도에 의존하는 다양한 분야에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있습니다.
초전도는 전기 전도체를 저항이나 전력 손실 없이 전류가 흐를 수 있게 하는 성질을 말합니다. 이는 1911년 네덜란드 물리학자인 하이케 카메를링 온네스(Heike Kamerlingh Onnes)가 처음 발견하였으며, 4.2K의 액체 헬륨 내에 구리 전선을 놓으면 전도체 내의 저항이 사라진다는 관찰로 1913년 노벨 물리학상을 수상하게 되었습니다. 카메를링 온네스의 발견은 인류 역사상 새로운 시대를 열었습니다.
약 30년 동안, 과학자들은 초전도의 특징인 마이스너 효과 – 초전도체 내부에서 자기장이 완전히 쫓겨나는 현상 – 이 마크로스캐일 양자상태라는 것을 이해했습니다. 이 발견은 현대 과학과 자연에 대한 지식의 기초인 양자역학의 발전을 자극했습니다. 그러나 초전도성 모델들은 온도 20K 이상의 초전도성을 달성하기가 어렵다고 예측했습니다.
그러나 1986년 조르그 베드노르츠(Georg Bednorz)와 알렉스 뮐러(Alex Müller)에 의해 “고온 초전도성”이 발견되었습니다. 고온 초전도성은 77K 이상의 온도에서 초전도성이 나타나는 현상을 말합니다. 이는 1987년 노벨상으로 인정받았으며, 이후 발전하지 않은 미스터리로 남아있었던 상황이 최근에 발표된 발표에 의해 변했습니다. 발표는 테라 퀀텀의 기술 총괄인 밧라셰야 야콥 빈오쿠라(Valeriia Vinokura) 교수와 페루자 대학교(Cristina Diamantini)와 스위스 과학기술기업(Carlo Trugenberger) 팀과의 공동 연구에 의한 것입니다.
Terra Quantum의 창립자이자 CEO인 마크스 플리치(Markus Pflitsch)는 “우리의 연구는 100여 년 전 수은에서 초전도성의 최초 관찰 이후로 인류가 기다려온 실험적 발견을 대표합니다”라고 말했습니다. 또한 “과학과 산업 분야의 파트너와 공동으로 이루어진 우리 과학팀에 의한 이 발견은 초전도 기술에서 굉장한 발전을 열어줄 것입니다. 방온 초전도성은 다양한 분야에서 혁신적 변화를 가져올 수 있습니다” 라고 덧붙였습니다. “에너지 손실이 거의 없는 에너지 그리드, 진단 정밀도가 높은 새로운 MRI 기술, 고속으로 운행하는 고성능, 에너지 효율적인 자기 열차와 같은 혜택을 전체적으로 얻을 수 있을 것입니다. 전자공학은 최소화된 크기와 에너지 효율성을 지닌 새로운 시대로 진입할 것입니다.”
또한 프리제 주성큐빗이 현재 10-20mK에서만 작동할 수 있는 양자 계산 분야는 방온 환경에서 작동할 수 있기 때문에 큰 이점을 얻을 것으로 예상됩니다. 이제는 미지의 미래에만 상상되었던 것들이 현실로서 이루어질 수 있게 되었습니다”라고 빈오쿠라 교수가 말했습니다.
테라 퀀텀과 함께하는 연구팀은 특수한 종류의 석탄, 즉 강판형 석탄을 사용했습니다. 주로 거미줄을 만들 때 사용되는 접착 테이프를 사용하여 이 석탄을 얇은 시트 형태로 분리하였습니다. 시트는 서로 뭉친 병렬한 주름으로 덮여 있었는데, 이러한 주름의 기하학적인 구조는 전자들이 초전도성 전류를 따라 흐를 수 있는 구조를 형성하게 합니다.
C. A. Trugenberger, M. C. Diamantini 및 V. M. Vinokura 연구진은 이러한 일차원 결함에서 초전도성이 도래하는 메커니즘을 설명했습니다. 이러한 결함들의 변동은 유사한 기하학적 구조를 이용하여 설명될 수 있으며, 이는 결함 위의 전자들 간의 상호작용에 유리한 인자를 제공합니다. 이 인자는 보스 공극 상태를 이끌어내는 데 도움을 주는 효과적인 토폴로지적인 자기장으로서 설명할 수 있습니다. 이러한 공극 형태의 초소 크기는 쌍의 안정적인 기저 상태를 만들어냅니다. 이 공극 드롭은 성공적으로 그래핏 표면에 조셉슨 접합 배열을 형성하고, 결함에 의해 생성된 에지에서 전도성을 유지하면서 토폴로지적인 보스 금속 상태에 동결됩니다. 이러한 결함은 일반적으로 양자 위상 점프를 경험하지만, 그래핏의 표면과 부피와의 다차원적인 연결로 인해 위상 점프는 표면을 따라 흐르는 극소한 바늘이 됩니다. 이러한 바늘의 움직임은 매우 낮은 체적 저항 때문에 억제되며, 위상 점프에 의해 유발되는 손실은 사라지게 됩니다. 이로써 이러한 결함들은 초전도성을 갖게 됩니다.
FAQ 섹션:
1. 초전도성이란 무엇인가요?
초전도성은 전기 전도체를 저항이나 전력 손실 없이 전류를 돌릴 수 있는 능력을 말합니다.
2. 초전도성은 누가 발견했나요?
초전도성은 네덜란드 물리학자인 하이케 카메를링 온네스(Heike Kamerlingh Onnes)에 의해 1911년에 발견되었습니다.
3. 초전도성은 어떤 분야에서 응용될까요?
초전도성은 에너지, 건강보건, 교통, 전자공학 등 다양한 분야에서 응용됩니다.
4. 메이스너 효과는 무엇인가요?
메이스너 효과는 초전도체 내부에서 자기장이 완전히 쫓겨나는 현상을 말합니다.
5. 고온 초전도성이란 무엇인가요?
고온 초전도성은 77K(켈빈) 이상의 온도에서 초전도성이 나타나는 현상을 말합니다.
6. 방온 초전도성이 발견되면 어떤 변화가 예상될까요?
방온 초전도성의 발견은 에너지, 건강보건, 교통, 전자공학 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있는 잠재력이 있습니다.
용어 정의:
초전도성 – 저항이나 전력 손실 없이 전기 전도체를 통해 전류가 흐를 수 있는 성질입니다.
메이스너 효과 – 초전도체 내부에서 자기장이 완전히 쫓겨나는 현상을 말합니다.
고온 초전도성 – 77K 이상의 온도에서 초전도성이 나타나는 현상을 말합니다.
제안된 링크:
테라 퀀텀 – 테라 퀀텀의 공식 웹사이트입니다.
Advanced Quantum Technologies – 이 기사가 게재된 저널입니다.
1913년 노벨 물리학상 – 하이케 카메를링 온네스가 수상한 노벨 물리학상에 대한 정보입니다.
페루자 대학교 – 페루자 대학교의 웹사이트입니다.
Universidade Estadual de Campinas – Universidade Estadual de Campinas의 웹사이트입니다.
SwissScientific Technologies – SwissScientific Technologies의 웹사이트입니다.
The source of the article is from the blog macnifico.pt