[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교는 물리학과 조창우 교수가 홍콩과학기술대학교(HKUST), 프랑스 국립 고자기장 연구소(CNRS-LNCMI), 대구경북과학기술원(DGIST)과 초전도체 NbSe2에서 새로운 형태의 'orbital FFLO'(Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov) 상태를 3차원 벌크 한계에서 최초로 관측하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.
이번 연구 성과는 물리학 분야 국제 저명 학술지 ‘Nature Communications’에 게재됐으며 조창우 교수는 1저자 및 교신저자로 참여했다.
FFLO 상태는 강한 자기장에서 전자쌍의 운동량이 공간적으로 변조된 형태로 결합해 초전도를 유지하는 이국적인 현상이다.
연구팀은 과거 전이금속 초전도체 NbS2에서 Pauli-limit 근처에서의 FFLO 가능성을 보고한 바 있다. 조 교수는 이번 연구에서 과거 연구와는 다른 새로운 메커니즘을 규명했다.
공동 연구팀은 고분해능 자화율 및 자기토크 측정을 극저온 및 고자기장 환경에서 수행함으로써 NbSe2 단결정에서 궤도 효과에 의해 형성되는 orbital FFLO 상태를 발견했다.
특히 Pauli-limit에 의해 발생하는 기존 FFLO와 달리 이번 성과는 전적으로 orbital 효과와 Ising spin-orbit 결합에 기인한 새로운 초전도 상태임을 입증했다.
조창우 교수는 “이번 성과는 전이금속 초전도체 계열에서 Pauli-limit FFLO와는 다른 orbital FFLO라는 새로운 경로를 벌크 초전도체에서 열어 보인 것으로, 향후 위상 초전도 연구와의 연관성 연구가 이루어진다면 양자컴퓨팅 응용에 중요한 전환점이 될 것”이라고 설명했다.
