국내 연구진이 1960년대 노벨물리학상 수상자들이 이론으로 예측했던 ‘액체 금속의 전자 구조’를 실험으로 증명해 냈다.

5일 과학기술정보통신부(과기정통부)는 김근수 연세대 물리학과 교수 연구팀이 액체 금속의 전자 구조를 확인했다고 밝혔다.

배열이 규칙적인 고체금속은 전자구조를 비교적 쉽게 설명할 수 있으나, 수은과 같은 액체금속은 자유자재로 형태를 바꿀 수 있어 그 전자구조를 설명하는 것이 까다롭다.

앞서 노벨물리학상 수상자인 필립엔더슨과 네빌모트가 1960년대에 액체 금속의 전자 구조에 대한 이론 모델을 만들었지만, 반 세기 동안 실험적으로 발견된 적이 없었다.

연구팀은 액체금속을 직접 측정하는 과거의 방식과는 달리, 결정고체 위에 알칼리 금속을 분사, 그 사이에 개면을 관측하는 독특한 방식으로 액체 금속의 전자 구조를 확인하는 데 성공했다.

특히 연구팀은 뒤로 휘는 독특한 형태의 전자구조와 에너지 간극인 유사갭을 발견했다. 이번 연구를 통해 유사갭을 설명할 수 있게 되면, 응집물리학의 풀리지 않는 난제 중 하나인 고온 초전도 현상을 이해하는 데 중요한 실마리가 될 수 있다고 연구팀은 설명했다.

고온 초전도 현상의 매커니즘을 규명해 상온 초전도 개발해 성공할 경우, 에너지 손실 없는 전력 수송이 가능해 자기부상열차, 전력수급난 해결, MRI와 같은 의료용 진단기기에도 혁신을 가져올 전망이다.

김근수 교수는 “불규칙하게 배열된 이종 원자들과의 충돌 효과로 유사갭을 설명할 수 있다”면서 “고온 초전도 현상을 이해하는 데 중요한 단서를 제공할 것”이라고 밝혔다.

세종=조택영 기자 cty@viva100.com