오늘은 좀 넘어가려고 했지만.. 제가 떡밥을 보면 참지를 못 하는 사람이라..

어쨌든, 오늘은 아까 한 분이 공유해주신 상온 초전도에 관련된 논문을 분석해 보겠슴다.

먼저 제목입니다. 그래파이트, 네 흑연이죠. 논문 저자들은 흑연에서 발견 된 일부 초전도 현상이 상온(!!) 에서 일어난다는 사실을 알게 되었으며 이러한 제목 역시 '상온에서의 초전도 현상을 나타내는 흑연' 뭐 이런 느낌으로 쓰여져 있습니다.

Room temperature superconductivity under normal conditions has been a major challenge of physics and material science since its very discovery. Here we report the global roomtemperature superconductivity observed in cleaved highly oriented pyrolytic graphite carrying dense arrays of nearly parallel surface line defects. The multiterminal measurements performed at the ambient pressure in the temperature interval 4.5 K ≤ T ≤ 300 K and at magnetic fields 0 ≤ B ≤ 9 T applied perpendicular to the basal graphitic planes reveal that the superconducting critical current Ic(T, B) is governed by the normal state resistance RN(T, B) so that Ic(T, B) is proportional to 1/RN(T, B). Magnetization M(T, B) measurements of superconducting screening and hysteresis loops together with the critical current oscillations with temperature that are characteristic for superconductor-ferromagnet-superconductor Josephson chains, provide strong support for occurrence of superconductivity at T > 300 K. We develop a theory of global superconductivity emerging in the array of linear structural defects which well describes the experimental findings and demonstrate that global superconductivity arises as a global phase coherence of superconducting granules in linear defects promoted by the stabilizing effect of underlying Bernal graphite via tunneling coupling to the 3D material.

다음으로, 서론 부분에는 이런 글이 쓰여져 있습니다. 연구진들은 일반적인 상온의 환경에서, 초전도 현상을 발견하였고, 이런 초전도 현상은, 일반적인 흑연이 아닌, 조금 신기한 흑연인 'cleaved highly oriented pyrolytic graphite' 라는 흑연 물질에서 발견 할 수 있었다고 말하고 있습니다.

<< 바로 이 부분

연구진들은 추가적으로 특정 온도, 또는 자기장 안에서 이러한 초전도 현상이 '실험적인' 방법으로도 구현 될 수 있는지 연구하였다고 말하고 있습니다.

자 다음으로는, 뭐 사이사이에, 실험 계기, 실험 방법, 등등 뭐가 많긴 하지만, 다 쓰기에는 글이 너무 길어질 것 같아서.. 대충 요약한 내용만 적어보도록 하겠습니다.

위의 부분은, 연구진들이 highly oriented pyrolytic graphite라는 위에서 언급한 흑연 기반의 초전도 현상이 나타나는 물질을 어떤 실험으로서 연구할 것인가를 말하고 있습니다. 먼저 이들은 전기를 전달하는 정도를 실험하기 위해, 'line-electrode geometry' 라고 불리우는 실험을 하였고, 전압-전류 측정 등, 상온 초전도를 규명하기 위한 여러가지 실험을 진행하였음을 말하고 있습니다.

그리고 그러한 실험을 진행했을 때, 나오는 결과값을 바로 밑에 문단에 표시하고 있습니다.

먼저 그들은, line-electrode geometry을 통해 진행한 전기 전달 실험에서, highly oriented pyrolytic graphite가 자기장에 따라 초전도 현상을 보여줌을 말하고 있으며, 온도와 자기장에 따라 바뀌는 상태가 상온 초전도의 상태라는 의견을 밝히고 있습니다.

위의 그래프가, 온도가 증가함에 따라, 임계 전류가 증가하는 모습을 띄고 있습니다. 일반적으로 이때까지의 초전도 물질은, 낮은 온도에서 존재할 때 저항이 없이 흐르는 상태였습니다. 그렇기에, 온도가 올라갈수록 임계 전류는 떨어지는 상태를 보여주었구요. 그런데 저 그래프는 반대로 온도가 높아질수록 임계 온도가 오히려 높아지는, 즉 초전도 현상을 띄는 상태로 변해간다는 것을 증명해주는 그래프라고 할 수 있습니다.

자 다음으로는, highly oriented pyrolytic graphite 물질의 자화 측정에 대한 내용입니다.(간단히 말해서 자기장 특성 측정 하는겁니다.)

연구진들은, highly oriented pyrolytic graphite라는 일반적이지 않은 특이한 흑연 안에, 초전도 물질이 일부 섞여 있다고 확신하고 있습니다. 다만 샘플 전체가 초전도가 아닌, 샘플 안의 일부 초전도 물질이 섞여있는 상태이기 때문에, 자화 측정에 어려움을 겪고 있다고 말하고 있습니다.

그런 어려움 속에서도 측정한 자화 측정 결과에 대한 결과를 입력해 놓았는데,

해당 그래프들이 바로 자화 측정 결과에 대한 그래프들 입니다.

먼저 A 그래프는, 연구진들이 highly oriented pyrolytic graphite을 상온 500도 정도에서 열 처리 한 뒤, 자화율을 측정하였고, 그 과정에서 자성 특성이 초전도 현상을 보여주고 있는 그래프입니다. 참고로 열처리를 하는 이유는, 고온의 환경에서 상태 전이를 유도하는 것으로, 초전도 현상을 규명하기 위한 과정으로 보입니다.

다음으로는, B와 C 그래프에 대한 설명입니다.

B 그래프와, C 그래프는 각각 26도와 -120도 정도에서 얻은 자화율 곡선을 나타내고 있습니다. 해당 곡선은 자기장의 정도에 따른 highly oriented pyrolytic graphite 물질의 자화율을 나타내고 있으며, 간단히 저 그래프는, 초전도의 특징 중 하나인 그 유명한.. '마이스너 효과' 를 설명하는 그래프이며, highly oriented pyrolytic graphite 물질이 특정 온도 범위에서 마이스너 효과를 띄고 있다고 설명할 수 있는 그래프입니다.

다음으로는, "그래서 왜 흑연 안에서 초전도 물질이 생기는거냐?" 에 관한 내용입니다.

연구진들은 이에 대해 이렇게 설명하고 있습니다.

이들은 highly oriented pyrolytic graphite라는 특수한 흑연 물질 안에서 어떠한 결함이 생기게 되었고, 그러한 결함이 전자와 상호작용 하며 초전도 현상을 발생시킨다고 말하고 있습니다.

그리고 이러한 결함 현상은 온도, 자기장에 따라, 그것도 아니라면 다른 외부적인 요인에 의해 변할 수 있으며, 연구진들은 앞으로의 연구에서 더욱 확실한 이론과, 실험적 결과를 얻기 위해 노력하는 것을 목표로 삼고 있는 듯 합니다.

마지막으로,

그래서 요약하면 무엇이냐?

연구진들은 논문의 '요약' 부분에 이러한 말을 하고 있습니다.

이들은 '결함에 따른 전자 협력에 대한 초전도 현상' 에 대해 연구하였고, highly oriented pyrolytic graphite라는 특이한 흑연 물질의 안에서 그러한 결함에 따른 초전도 현상이 나타난다고 설명하고 있습니다. 게다가 이렇게 발견된 highly oriented pyrolytic graphite를 이용한 초전도는, 전자들을 결합해서 만든, '1차원' 초전도 현상을 나타내고 있는 물질이며, 이러한 현상이 초전도 드롭렛(초전도가 물질 안에서 아주 작은 구의 형태로 모여 있다는 말)을 띄고 있다고 말하며 논문을 마무리 짓고 있습니다.

논문에 대한 생각..

확실히 논문을 보면, 퀀텀 측에서 말했던, 샘플 전체가 아닌, 샘플 안의 일부 물질이 초전도 현상을 나타낸다고 말했던 부분이 생각날 정도로 비슷한 연구 결과를 나타낸다고는 할 수 있을 것 같습니다. 하지만 중요한 것은, '연구 결과' 의 일부가 비슷한 것일 뿐, 이 논문은 퀀텀 측이 발표한 황, 납, 구리를 이용해 만드는 LK-99의 특징을 설명할 수 없으며, 다른 연구 결과를 가지는 부분도 있습니다. 그저 참고용으로는 볼 필요가 있지만, 여러분들이 걱정하실 만큼의 큰 일은 아니라고 저는.. 그냥 저 개인적으로는 그렇게 생각하는 바입니다.

당연히 제가 틀릴 수도 있고, 제가 말한 내용이 과학적 오류를 가지는 내용일 수도 있습니다.

다만 제가 생각하는 제 주관 안에서는 그렇게 느낄 뿐이라는 점, 알아 주셨으면 좋겠습니다.

그리고 진짜 마지막으로..

이거 논문 진짜 왜이렇게 깁니까.. 힘들어요..