초전도체 비밀 풀 단서 찾았다

김근수 연세대 교수팀
고체물질 속 '암흑전자'

고체 물질 속에서 빛으로 관측할 수 없는 '암흑 전자'가 세계 최초로 발견됐다. 초전도체 상용화의 열쇠로 여겨지는 고온초전도체(영하 243도 이상에서도 초전도성을 보이는 물질)의 생성 원리를 밝히는 첫걸음이라는 점에서 학술적 의의가 크다는 평가다.

과학기술정보통신부는 김근수 연세대 교수(사진) 연구팀과 미국·영국·캐나다 연구진이 참여한 국제 공동연구를 통해 고체 속 암흑 전자의 존재를 입증했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처 피직스(Nature Physics)'에 게재됐다.

연구팀에 따르면 이번 연구 성과는 초전도체의 비밀을 밝히기 위한 물리학의 첫 번째 난제를 풀었다는 점에서 의의가 크다. 지금까지 암흑 상태의 전자는 액체나 기체 물질의 원자나 분자에서만 발견됐다. 고체 물질의 경우 수많은 원자가 규칙적으로 배열돼 있는 특징 때문에 암흑 상태의 전자가 존재하는 것이 불가능하다고 여겨졌다.

하지만 연구팀은 4년여간 연구를 통해 고체 물질인 구리 산화물 고온초전도체에서 암흑 상태의 전자를 발견하는 데 성공했다. 이는 고체 물질 속에서도 전자들이 암흑 상태로 존재할 수 있음을 규명한 세계 최초의 연구 결과다.

[정지성 기자]