{{위키데이터 속성 추적}}
'''고온 초전도체'''(高溫超傳導體, {{Lang-en|High-temperature superconductors, '''high-{{mvar|T}}<sub>c</sub>''' 또는 '''HTS'''}})는 전통적인 [[초전도체]] 이론인 [[BCS이론]]을 따르지 않는 흔히 30 [[캘빈 온도|K]](캘빈 온도, 영하 243도) 이상의 온도에서도 초전도성을 보이는 물체를 말한다. 최초의 고온 초전도체는 구리산화물계열이었고 2008년에는 철산화물계열의 고온초전도체가 발견되어 귀추가 주목되고있다 

== 역사 및 종류 ==

=== 최초의 고온 초전도체: 구리계 초전도체 ===

1986년까지 물리학자들은 BCS 이론에 의하면 30 K 이상에서 초전도성을 보이는 것이 불가능하다고 믿었다. 그러나 1986년 [[요하네스 게오르크 베드노르츠]]와 [[카를 알렉산더 뮐러]]는 [[란타넘]] 구리계 [[페롭스카이트]] 물질에서 초전도를 발견하였으며 그 임계 온도는 35 K이었다.<ref>{{저널 인용 | 저자1 = J.G. Bednorz 저자2 = K.A. Mueller | 제목 = Possible high T<sub>C</sub> superconductivity in the Ba-La-Cu-O system | 저널 = Z. Phys. | volume = B64 |issue=2 | 쪽 = 189–193 | 연도 = 1986 | doi = 10.1007/BF01303701 }}</ref> (이들은 이 연구로 1987년 노벨상을 수상하였다.) 곧 [[우마오쿤]]({{zh|t=吳茂昆|s=吴茂昆|p=Wú Màokūn}}) 등이 [[란타넘]]을 [[이트륨]]으로 치환하여 [[YBCO]]를 만들었는데, 그 임계온도가 92 K에 이르렀다. 이것은 냉각제로 사용되는 [[액화 질소]]의 기화점인 77 K보다 높은 온도라는 점에서 중요한 것이었다.<ref>{{저널 인용 | 저자1 = M. K. Wu | 저자2 = J. R. Ashburn | 저자3 = C. J. Torng | 저자4 = P. H. Hor | 저자5 = R. L. Meng | 저자6 = L. Gao | 저자7 = Z. J. Huang | 저자8 = Y. Q. Wang | 저자9 = C. W. Chu | 제목 = Superconductivity at 93 K in a New Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient Pressure | 저널 = Physical Review Letters | 연도 = 1987 | volume = 58 | 쪽 = 908–910  | doi = 10.1103/PhysRevLett.58.908 <!--Retrieved from CrossRef by DOI bot-->}}</ref> 이것은 상업적으로 중요한데 왜냐하면 액화 질소는 원재료 걱정없이 값싸게 어디서나 생산할 수 있으며 [[액체 헬륨]]을 수송할 때 나타나는 문제점인 고체 에어 플러그 등의 문제에서 자유롭기 때문이었다. 그 이후로 많은 다른 구리계 초전도체가 발견되었으며, 이 물질들이 보이는 초전도에 대한 이론적 설명은 [[응집물질 물리학]] 분야의 가장 도전적인 과제가 되었다.

=== 기타 초전도체 ===
약 1993년부터, 가장 높은 임계 온도를 가지는 초전도체는 탈륨, 수은, 구리, 바륨, 칼슘, 산소로 구성된 세라믹으로서 임계 온도가 T<sub>c</sub>=138 K였다.<ref>{{저널 인용 | 저자1 = P. Dai | 저자2 = B. C. Chakoumakos | 저자3 = G. F. Sun | 저자4 = K. W. Wong | 저자5 = Y. Xin  | 저자6 = D. F. Lu | 제목 = Synthesis and neutron powder diffraction study of the superconductor HgBa<sub>2</sub>Ca<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>8+δ</sub> by Tl substitution | 저널 = Physica C:Superconductivity | volume = 243 | 연도 = 1995 | 쪽 = 201–206 | doi = 10.1016/0921-4534(94)02461-8 | issue = 3-4 }}</ref>

2008년 2월에는 철에 기반을 둔 고온 초전도체가 발견되었다.<ref name=Hoso2008>{{저널 인용 
 | 제목 = Superconductivity at 43 K in an iron-based layered compound LaO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>FeAs 
 | 저자1 = Hiroki Takahashi | 저자2 = Kazumi Igawa | 저자3 = Kazunobu Arii | 저자4 = Yoichi Kamihara | 저자5 = Masahiro Hirano | 저자6 = Hideo Hosono  
 | 저널 = Nature 
 | volume = 453 
 | issue = 
 | 쪽 = 376–378 
 | 연도 = 2008 
 | url =  
 | doi = 10.1038/nature06972   }}</ref>
<ref>{{웹 인용 |url=http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2008/417/1 |제목=Second Family of High-Temperature Superconductors Discovered |저자=Adrian Cho |출판사=ScienceNOW Daily News |확인날짜=2009-04-16 |archive-date=2009-07-07 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090707034613/http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2008/417/1 |url-status=dead }}</ref> 도쿄 공업 대학의 [[호소노 히데오]]({{ruby-ja|細野秀雄|ほその ひでお}})와 동료들은 [[란타넘]]-[[산소]]-[[플루오린]]-[[철]]-[[비소]] 화합물 (LaO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>FeAs), 즉 [[프닉타이드 산화물|프닉타이드]] 계열의 초전도체(임계온도26K)를 발견하였다. 이어진 다른 그룹의 연구는 LaO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>FeAs의 란타늄을 [[세륨]], [[사마륨]], [[네오디뮴]], [[프라세오디뮴]] 등의 다른 희토류로 치환하였을 때 임계 온도가 52 K까지 높아짐을 발견하였다. 이와 유사한 AFe<sub>2</sub>As<sub>2</sub>구조를 가진 [[철-비소 기반 초전도체]] 또한 보고되었다. 구리계 초전도체가 발견된 후 10년이 다되어서야 BCS 초전도체의 임계온도보다 높은 이른바 '고온초전도체'가 발견되었기 때문에 학자들은 프닉타이드 계 초전도체의 임계온도도 향후 5년 동안 폭발적으로 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 전문가들은 다른 계열의 초전도를 연구함으로써 구리계 초전도체에 대한 이론도 이끌어 낼 수 있을 것으로 본다.
=== 유사틈 ===
초전도체와 일반 고체(부도체 혹은 도체) 사이에 [[상전이]]가 일어날 때에는 전기 전도도가 무한대가 되는 것과 함께 전자들의 에너지 분포가 바뀐다. 일반 도체일 때에는 전자의 에너지 준위가 [[페르미 에너지]] 준위를 중심으로 연속적으로 분포하여 전자는 페르미 에너지를 중심으로 연속적인 에너지 값을 갖는다. 하지만 초전도체에서는 페르미 에너지 준위를 기준으로 약간 위와 약간 아래에 전자가 존재할 수 있는 영역이 한정되어 허용된 전자의 에너지 준위(값)에 [[띠틈]]이 있다. 이는 초전도체 시료를 주사 터널 현미경으로 전기 전도도의 미분값을 관찰하여 얻을 수 있다. 그리고 고온 초전도체의 경우에는 초전도 현상을 보이지 않는 온도 범위에서도 이러한 에너지 준위의 구멍이 존재하여 이를 유사틈({{llang|en|pseudogap}})이라고 부른다.

=== 대칭성 ===
초전도체내의 전자 또는 [[정공|전자 정공]]의 에너지 분포를 [[운동량 공간]](Brillouin Zone)에서 조사해보면, 운동량 공간의 한쪽 귀퉁이에서 45도 되는 곳에서 초전도체의 중요한 특성인 틈이 없어진다. 따라서 초전도 현상의 상전이 변수(order parameter)는 운동량 공간에서의 방향을 나타내는 각도이고 이는 기본적으로 d-wave 대칭성을 따른다고 본다.

=== 해밀토니언 ===
구리계 초전도체의 경우는 구리 원자를 격자점으로 취급하여 [[쿠퍼 쌍]]이 돌아다니는 [[허바드 모형]]으로 주로 설명된다. 가까운 이웃 격자점 사이에 전자쌍들이 돌아다니는 운동 에너지와 d-wave 대칭성, d-wave 초전도 대칭성을 조합하여 전기전도도 등을 계산해낼 수 있고 이는 실험과 잘 들어맞는다.

들은 강하게 상호연결되어 있어서 [[섭동 이론 (양자역학)|섭동 이론]]으로 전개하여 풀 수 없는 계(strongly correlated system)를 [[끈 이론]]의 [[AdS/CFT 대응성]]을 사용하여 계산할 수 있으리라 기대하고 있다.

== 각주 ==
{{각주}}

{{전거 통제}}

[[분류:고온 초전도체| ]]
[[분류:초전도]]
[[분류:신기술]]