국내 연구진이 액체 금속의 ‘전자 구조’를 확인해 저명한 국제학술지 ‘네이처’에 실었다.

과학기술정보통신부는 김근수 연세대 물리학과 교수와 허민재 포스텍 박사과정 연구팀이 이런 연구 성과를 냈다고 4일 발표했다.

전자 구조는 물질 속 전자의 파동 에너지와 운동량 간 상관관계를 말한다. 이 구조를 파악하면 물질의 전기적·광학적 특성을 알아내 신소재 등을 개발할 수 있다.

분자 배열이 규칙적인 고체 금속은 전자 구조 확인이 상대적으로 쉬우나, 액체 금속은 전자 구조를 자유자재로 바꿀 수 있어 일관된 설명이 불가능했다. 연구팀은 흑린(검은 인) 결정 고체 표면에 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등 알칼리 금속을 뿌리면 경계면에서 액체 금속과 같은 형태의 전자 구조가 나타난다는 것을 처음 발견했다. 흑린 전자들이 알칼리 금속 원자들과 만나 공명산란(전자가 특정 주파수에서 다른 원자와 충돌 확률이 치솟는 현상)되면서 이런 구조가 나타난다는 설명이다.

김 교수는 “응집물리학의 풀리지 않은 난제 중 하나인 고온 초전도 현상을 이해하는 데 중요한 실마리가 될 기초연구 성과”라고 말했다. 극저온이 아닌 높은 온도에서 전기저항이 ‘0’이 되는 고온 초전도 원리를 규명하면 에너지 손실 없는 전력 전송, 상온 초전도 자기부상열차 등 기술 개발이 가능해진다. 이번 연구는 과기정통부 중견연구 및 선도연구센터 사업 지원을 받았다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com