고온초전도체

고온초전도체

다른 표기 언어 high-Tc superconductor , 高溫超傳導體

요약 1986년 IBM 취리히 연구소의 베드노르츠와 뮐러가 발견한 초전도체.

이전의 초전도물질들이 금속원소나 금속의 합금인 반면, 새로운 고온초전도물질들은 대부분 산소 화합물의 세라믹인 점이 특이하다.

초전도현상이 일어나는 임계온도가 이전까지는 1973년에 보고된 Nb3Ge의 23.3K(약 -250℃)가 가장 높은 온도였으나, 1986년에 발표된 Ba-La-Cu와 산소화합물의 고온초전도체는 임계온도가 48K나 되어 임계온도 상승의 새로운 가능성을 열어놓았다. 이후 계속되는 연구에 의해 임계온도는 꾸준히 상승하여 1987년초에 Y-Ba-Cu-O 화합물에 의해 90K를 넘었다. 이러한 새로운 초전도화합물의 발견으로 베드노르츠뮐러는 1987년 노벨 물리학상을 수상했다.

초전도물질은 전자석으로 만들어서 다른 물질로는 불가능한 초고자기장을 발생시켜 빠른 속도의 입자를 만들어내는 입자가속기에 사용되거나, 뇌파(腦波)나 기타 미세한 전자기파의 변화를 측정할 수 있는 SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)와 같은 첨단 기술장비들에 쓰이는 기본물질이므로 비록 초전도현상을 일으키기 위해서 온도를 낮추는 데 비용이 많이 들어도 연구나 응용분야에서 오랫동안 사용되어왔다.

SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)
SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)

한편 액체 질소의 끓는점(77K)보다 임계온도가 높을 경우 초전도현상을 쉽게 일으키므로, 고온초전도물질의 발견은 자기부상열차나 핵발전을 위한 고자기장 핵융합기 등 화학과 산업기술 전반에 매우 큰 파급효과를 미칠 것으로 예측된다. 그러나 아직도 응용에 장애가 되고 있는 것은 고자기장이나 고전류에서도 초전도현상이 유지될 수 있는 임계 자기장이나 임계 전류가 금속화합물 초전도에 비해 현저히 뒤떨어진다는 것과 재질이 세라믹이므로 부서지기 쉬워 가공이 용이하지 않다는 것이다. 이러한 단점들의 보완을 위해 박막의 제작이나 새로운 물질의 개발 등을 수많은 과학자들이 연구하고 있으므로 과학기기 및 여러 산업에서의 응용도 멀지 않을 것으로 보인다.