상온 초전도체는 아직 구현되지 않았다.
미국 로체스터대학교 과학자들이 상온 초전도 물질 획득에 성공했다. 이 물질은 섭씨 14도(287K) 정도의 실온에서 초전도성을 나타낼 수 있습니다. 그러나 이는 265만 기압의 초고압 조건에서 달성된 것이다. 관련 연구 결과는 '네이처'지에 15일자 '커버스토리' 형태로 게재됐다.
이것은 단순 유기 기원의 탄소-황화물 화합물로, 연구진이 다이아몬드 모루 세포에서 광화학 반응을 통해 미량을 합성했습니다. 초전도체가 발견된 지 100여년이 지난 지금, 인간이 상온 초전도 물질을 얻은 것은 이번이 처음입니다. 이런 관점에서 보면 이는 참으로 역사적인 돌파구이다.
초전도성은 응집물질 물리학에서 '성배'입니다. 1911년 네덜란드 물리학자 온네스(Onnes)가 처음 발견했습니다. 당시 그는 온도가 약 -268도(4.2K)까지 떨어지면 수은의 저항이 갑자기 사라진다는 사실을 발견했다. 그는 이 마법적 성질을 초전도성이라고 불렀습니다. 1933년 과학자들은 초전도체의 저항이 사라지면 원래 체내에 있던 자기장이 외부로 밀려나와 초강력 자기장이 형성된다는 사실을 발견했다.
초전도 물질은 세상을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 자기 부상 열차, 핵 자기 공명 장비, 입자 가속기, 심지어 1세대 양자 컴퓨터의 핵심 구성 요소입니다. 그러나 이전의 초전도 물질은 초저온에서만 초전도성을 나타내기 때문에 사용 및 유지 비용이 매우 비쌌습니다.
지금까지 달성한 최고 온도 초전도 물질은 란타늄 초수소화물로, -23~-13도에서 초전도 특성을 나타낼 수 있다.
상온 초전도의 후보 물질은 주로 산화구리와 철 화합물이지만, 최근에는 수소도 유력한 후보 물질로 밝혀졌다. 초전도 물질이 구현되는 온도가 높을수록 원소의 질량이 작고 화학 결합이 강한 것이 더 선호되기 때문입니다. 수소는 가장 가벼운 원소이고, 수소결합은 가장 강한 결합이다. 순수한 고체 금속 수소는 초전도에 이상적인 후보이지만 이를 얻으려면 극도로 높은 압력이 필요합니다. 자연적으로 금속 수소는 가스 거대 행성의 내부에만 존재할 수 있습니다.
그 결과, 수소가 풍부한 특정 대안이 연구자들의 관심을 끌기 시작했습니다. 이러한 물질은 상대적으로 낮은 압력 환경에서 순수한 수소와 유사한 초전도 상태를 나타낼 수 있습니다.
로체스터대학교 연구진이 최초로 섭씨 -11도, 177만 기압에서 초전도체가 될 수 있는 이트륨 초수소화물을 합성했다. 그런 다음 수소가 풍부한 유기 원료 중에서 가장 가치가 높은 초전도 물질을 찾습니다. 마침내 상온에서 초전도 특성을 나타내는 탄화수소-황화물 화합물이 발견되었습니다. 연구원들은 이 화합물의 "구조적 구성을 미세 조정"하면 더 높은 온도의 초전도 물질이 탄생할 수도 있다고 말했습니다.
그러나 이 물질을 초전도체로 만들기 위해서는 여전히 265만 기압의 압력을 가해야 하기 때문에 실용 가치가 거의 없다. 연구자들은 앞으로 더 낮은 압력 조건에서 초전도 특성을 갖는 상온 물질을 찾기를 희망하지만 이는 여전히 어려운 작업입니다.