나노기술 및 정책 정보

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최근 철 기반 고온 초전도체는 자기 강화 토폴로지 초전도체로서 많은 관심을 받고 있음. 이론적인 연구 결과로 철 기반 고온 초전도체는 한 개 이상적인 Majorana 제로 에너지 모델을 실현할 수 있는 시스템에 속하며, 여러 개의 철 기반 소재 표면에서 Majorana 제로 에너지 모델을 관측하였음. 철 기반 초전도체 속에서 Majorana 제로 에너지 모델을 탐색하기 시작하였는데 이런 연구는 철 기반 초전도체로 하여금 토폴로지 계산의 캐리어가 될 수 있도록 함.

하지만 현재의 연구는 철 기반 초전도체 상태의 제일 근본적인 특성인 특수한 전자 페어링과는 직접적으로 연계되어 있지 않음. 전자와 정공 페르미 면(面)의 철 기반 초전도체 중에서 이론 연구를 통해 특수한 s± 배합인 정공 형태의 페르미 면(面)과 전자 형태의 페르미 면(面) 초전도 순서 매개 변수 량 반호(反號)를 예측하였는데 동 예측은 부분적인 실험의 간접적인 입증이 된 상황이지만 구리 기반 고온 초전도체의 d- 파(波) 배합과 같은 직접적인 실험 증거를 확보하지 못하였음.

중국과학원 물리 연구소 산하 "베이징(北京, 북경) 응집물질물리 국가 연구 센터" 소속 "응집물질 이론 및 소재 계산 실험실"의 "T06 연구 그룹" 후장핑(胡江平, 호강평) 연구원 연구팀은 미국 펜실베이니아 주립 대학교(Pennsylvania State University) 연구팀, 뷔르츠부르크 대학교(University of Wiltsburg) 연구팀, 상하이(上海, 상해) 이공(理工) 대학교 연구팀과 공동 연구를 통해 철 기반의 특수한 매칭을 기반으로 하는 토폴로지 초전도체의 범주를 제안함.

연구팀은 철 기반의 특수한 매칭을 바탕으로 하는 토폴로지 초전도체가 경계 장애로 인한 고차 토폴로지 특징과 키랄 대칭성으로 보호되는 "각(角)" 또는 "릉"(hinge) Majorana 제로 에너지 패턴을 가지고 있다는 점을 입증하였으며, 112개 그룹의 철 비소 초전도체 시스템은 본질 특징의 양자 스핀 홀 상태-고온 초전도체의 이종 접합으로 이상적인 실현 시스템이 될 수 있음.

112개 제품군의 Tc는 최고 47K에 이르며, 시스템의 토폴로지 특성에 대해서는 후장핑(胡江平, 호강평) 연구원 연구팀이 제일 먼저 예측을 하였음. 연구팀은 이번 연구를 통해 최초로 실제적인 소재 시스템 속에서 고차 토폴로지 초전도 양자 상태가 존재할 것이라고 예측을 하였으며, 한 개 실현 가능한 Majorana 제로 에너지 패턴이라는 새로운 시스템을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Physical Review X’ ("Boundary-Obstructed Topological High-[Math Processing Error] Superconductivity in Iron Pnictides") 지에 게재됨.