출처 : 동아사이언스
링크 : https://v.daum.net/v/20251107050146620
요약 : 파블로 하릴로-헤레로 미국 mit 공대 물리학과 연구팀은 그래핀을 특정한 각도로 엇갈리게 쌓은 ‘매직 앵글 삼중충 그래핀(MATTG)’에서 비전통적인 초전도성 원리를 발견하고 연구 결과를 2025년 11월 6일에 국제학술지 ‘사이언스’에 공개했다. 초전도성은 전류가 저항 없이 흐르는 성질을 말하며, 전자가 둘씩 짝지어 ‘쿠퍼쌍’을 이루고 에너지 손실 없이 움직이며 보통 영하 약 30K(K=섭씨온도+273.15) 이하의 초극저온 상태에서 일어나기 때문에 산업 활용에 제약이 크다. ‘BCS 이론’은 30K 이하에서 초전도 현상을 설명하는 전통적인 이론이다. 1986년에 기존 초전도체보다 상대적으로 고온인 35K에서 초전도 현상을 보이는 고온초전도체가 등장했다. 초전도체가 실온에 가까운 온도에서 작동하면 에너지 손실이 없는 전력망 구현 등으로 인류의 기술에 새로운 차원을 열 것으로 기대되며, 이것이 고온초전도체 등 비전통적인 초전도체의 원리를 탐구하는 이유다. 탄소 원자가 육각형으로 결합해 단일층을 이루는 그래핀은 특정한 각도로 비틀어 여러 장을 쌓았을 때 독특한 전기적 현상을 구현해 과학자들의 관심이 높은데, 특히 1.1도 비틀어 쌓은 ‘마법 각도 그래핀’은 초전도 특성을 보인다. 하릴로-헤레로 교수팀은 2018년 마법 각도 그래핀을 처음 제작했다. 연구팀은 MATTG의 초전도 갭을 측정하는 시스템을 구현했다. 초전도 갭은 어떤 물질에서 초전도 상태가 깨지지 위해 넘어야 하는 에너지 장벽을 말한다. 초전도 갭이 클수록 쿠퍼쌍이 깨지지 않아 상대적으로 고온에서 초전도 특성이 유지된다. 연구팀은 초전도 갭을 측정하기 위해 활용한 ‘터널링 분광법’은 전자가 물질로 ‘양자 터널링(입자가 파동적 특성으로 고전역학에서 통과할 수 없는 벽을 통과해 존재할 수 있는 현상)’하기가 얼마나 쉬운지 측정한다. 측정한 물질 내부의 전자들이 얼마나 빽빽하게 배열되거나 강하게 결합돼 있는지 간접적으로 파악하는 방법이다. 연구팀이 터널링 분광법으로 MATTG의 초전도갭을 측정한 결과, 온도와 자기장의 변화에 따라 V자 모양의 그래프를 그렸다. 전통적인 초전도체는 평평하고 균일한 그래프를 그린다. 이번 발견은 MATTG가 BSC 이론을 따라가지 않는 비전통적 초전도체라는 가장 직접적인 증거로 평가된다. 연구팀이 구체적인 작동 원리를 발견하지는 못했지만, 연구팀이 개발한 실험 플랫폼은 향후 새로운 고온초전도체 탐색에 속도를 붙일 전망이다.
한 줄 요약 : 미국 mit 공대에서 그래핀을 특정한 각도로 비틀어 쌓은 삼중층 소재가 전통적인 초전도 원리를 따르지 않는다는 사실을 입증했다.
