초전도체의 절연 특성
국립 Syncrotron Light Source에서 란타늄-바륨-구리-산소(LBCO) 고온 초전도체가 실제적으로 뛰어난 절연 효과가 있음이 발견되었다.
연구진들은 바륨 원자가 전자가 점프할 수 있는 ‘정공’으로 불리는 양으로 대전된 공공을 받아들여 재료의 유일한 전자 캐리어로 작용함을 알았다. 바륨의 양을 조절함으로써 초전도성 거동을 변화시킬 수 있었다. 어떤 특정한 양의 바륨을 넣었을 때에는 이상하게도 LBCO의 초전도성이 사라졌다.
이러한 초전도성의 사라짐은 ‘stripe’라고 알려진 재료 내의 리본 형태의 자성 영역의 형성과 일치하고 있다. 연구진은 LBCO내의 정공이 이들 자성 stripe사이에 샌드위치되어 전하의 리본을 형성하고 있음을 보였다. 여기서 중요한 것은 자성 영역이 절연 특성을 가지고 있다는 것이다. 그렇기 때문에 재료 전체를 볼 때에는 두 가지의 특성 모두를 유지하고 있기 때문에 금속도 아니고 절연체도 아닌 상태가 된다. (ACB)
높은 임계전류밀도 유지, 긴 초전도 선재를 개발
神戶製鋼所는 강자장 마그넷용 장척 초전도선재를 개발했다. 분말의 입경 제어기술이나 분말 제조 공정을 연구함으로써 강자장에서 높은 임계전류밀도를 갖는 1000미터급의 실용선재를 작성했다. 19테슬러에서의 임계전류밀도는 종래 브론즈(구리-주석합금)법의 선재가 1평방미터 당 150암페어인데 대해, 동 250암페어 이상으로 높다.
앞으로 더욱 장척화를 추진하여 핵자기공명(NMR)마그넷에 도입하여 세계 최강의 자장을 달성할 NMR을 개발할 계획이다.
東海대학 공학부의 太刀川恭治 교수 등의 연구 성과를 바탕으로 과학기술진흥기구(JST)에서 위탁을 받아 개발했다.
神戶製鋼은 탄탈과 주석의 분말을 합금화시킨 분말상 화합물을 니오브 합금 관에 넣어서 압출하는 등의 가공을 한 후, 소둔(燒鈍)처리를 하여 니오브 3주석을 얻는 분말법을 채용하여 재료속의 주석 양을 증대했다. 그 결과, 니오브 3 주석을 대량으로 얻을 수 있고, 그 면적도 증대시킬 수 있었다.
단백질의 기능제거 등에서 중요한 역할을 하는 NMR장치는 강자장일수록 분해능이 높아지지만, 그것을 위해서는 강자장에서도 대전류가 흐를 수 있는 초전도 선재의 개발이 불가결하다.
종래의 브론즈법에서는 니오브3주석의 생성량과 전류용량에 한계가 있었으나 이번에 이것을 개선했다. (일경산업)
초전도성에 감춰진 자성
세리늄-로듐-인듐으로 구성된 화합물을 연구하는 동아, 미국의 Los Alamos 국립연구소의 연구진과 Illinois대학의 연구진은 특정 온도와 압력 범위에서 자성 상태와 초전도성이 공존함을 발견하였다.
CeRhin5 화합물을 연구하는 동안, 연구진들은 완전히 다른 초전도 상(phase)이 자성과 완전히 새로운 상이 공존하는 상으로부터 분리되는 것을 발견하였는데, 이들 두 상 간의 경계는 양자역학 법칙으로 통제되었다. 이 완전히 새로운 초전도체는 초전도성을 보였지만 외부 메커니즘을 사용하였다. 기존 통념으로는 자성은 재료의 상이 변할 때 배타된다고 여겨졌지만 이번 연구결과 자성은 단지 새로운 초전도성에 가려지는 것이고 자기장을 가해주면 다시 나타나게 할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이 발견은 보다 복잡한 재료 내에 어떻게 자성과 새로운 초전도성이 관련이 있는지, 고온초전도체의 비밀을 밝히는데 흥미로운 기회를 주었다는 평가를 받고 있다. (ACB)
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