글쓴이 : SOONDORI
전자가 유체처럼 행동하더라는, 2024년의 빈 공과대학 연구 보고서에서.
* URL : spectrum.ieee.org/strange-metal
“… 일반 금속에서는 전기가 하전 입자 형태로 흐릅니다. 이제 과학자들은 소위 ‘이상 금속’에서는 전기가 불가사의한 유체 형태로 흐를 수 있다는 최초의 직접적인 증거를 발견했을지도 모릅니다. Science 에 게재된 논문 에서 연구진은 이 전자 유체가 매우 낮은 점도를 가지고 있어, 잠재적으로 특이한 응용 분야로 이어질 수 있다고 제안했습니다.
일반 금속에서 전류는 준입자(quasiparticle) 형태로 흐릅니다. 준입자는 원자 격자 내부에서 마치 입자가 공간을 빠르게 이동하는 것처럼 움직이는 물결입니다. 또한, 일반 금속에서 전류가 받는 저항은 일반적으로 낮은 온도에서 2차 함수로 증가합니다. 금속이 따뜻해짐에 따라 처음에는 느리게 증가하다가 점점 더 빠르게 증가합니다.
그러나 기묘 금속 에서는 온도가 상승함에 따라 전기 저항이 선형적으로 증가합니다. 큐프레이트(*) , 유기 분자 결정, 중 페르미온 금속 , 꼬인 이중층 그래핀 등 다양한 물질이 이러한 기묘한 금속 거동을 보입니다.
* CUprate, 초전도체 구리 산화물
(▲ 듣보잡 원소인 이터븀, 로듐, 실리콘으로 구성된 페르미온 기묘 금속, YbRh2Si2 와이어라고 함. 뭔 말씀인지… 설마 중국제 희토류로? 그러면 트럼프 때문에 미국 R&D는 폭망각이 된다.)
이전 연구에 따르면, 특이한 금속에서 전류가 이처럼 기이하게 작용하는 이유는 금속 내부의 전자가 본질적으로 의미 있는 정체성을 갖지 않기 때문일 수 있습니다. 오히려 전자들은 서로 밀집된 양자 얽힘 상태로 존재하여 일종의 유체를 형성할 수 있습니다…”
설명 논리를 요약하면,
1) 도체에 전류가 흐르면, 온도가 체증한다. 그것이 이제까지는 상식이었다.
2) Strange Metal로 정의되는 금속 층을 거의 원자 수준으로 얇게 만들고, 그 층을 통해서 전류를 흘리면, 온도가 체증하지 않고 비례하여 증가한다.
오잉? 그것은, 흔히 구슬 알갱이로 표현하는, 와르르~ 쏟아지고 굴러다니는 동그란 전자가 이제까지의 개념과 다르다게 행동한다는 것.
“뭘 그류… 이미 전자 구름을 찍은 사진도 있꾸먼.”
* 관련 글 : 수소 원자와 전자를 찍은 사진
