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서론: 양자 세계의 두 가지 극단적인 질서물을 차갑게 얼리면 단단한 얼음 결정이 되듯, 물질 내부의 전자들 역시 온도가 낮아지는 등 특정한 환경이 주어지면 자신들만의 독특한 '상태(Phase)'를 형성합니다. 일반적인 금속 내부에서 전자들은 텅 빈 운동장을 뛰어노는 아이들처럼 무질서하고 자유롭게 이동합니다. 하지만 온도를 극한으로 낮추면 전자들은 아주 기묘한 두 가지 양자역학적 질서 중 하나를 선택하려는 강한 경향을 보입니다.하나는 우리가 잘 알고 있는 '초전도성(Superconductivity)'입니다. 전자들이 서로 짝을 지어 어떠한 마찰이나 저항 없이 완벽하게 흘러가는 역동적인 질서입니다. 그리고 또 다른 하나는 초전도성과는 정반대의 성격을 지닌 '전하 밀도파(Charge Density Wave)'..

서론: 도자기 조각을 첨단 양자 소자로 탈바꿈시키는 연금술고온 초전도체의 발견은 물리학계에 거대한 충격을 주었지만, 이를 실제 산업 현장에서 사용하기까지는 상상을 초월하는 공학적 난관이 존재했습니다. 구리산염으로 대표되는 고온 초전도 물질들은 본질적으로 구부러지지 않고 쉽게 깨지는 '도자기(세라믹)'와 같은 성질을 가지고 있기 때문입니다.단순히 덩어리 형태로 뭉쳐놓은 초전도체는 내부의 결정들이 무질서하게 엉켜 있어, 전자들이 저항 없이 흘러가야 할 길목마다 거대한 장벽을 형성합니다. 따라서 엄청난 양의 초전도 전류를 손실 없이 흘려보내거나 정밀한 양자 소자로 활용하기 위해서는, 원자들을 한 치의 오차도 없이 한 방향으로 가지런히 정렬시키는 극한의 합성 기술이 필요합니다. 이 한계를 극복하고 고온 초전도체..

서론: 평범함을 거부하는 물질의 등장우리가 일상에서 흔히 접하는 구리나 알루미늄 같은 일반적인 금속들은 전기가 통할 때 물리학의 고전적인 교과서 법칙을 아주 얌전하게 따릅니다. 하지만 고온 초전도 현상을 일으키는 이른바 '비전통적 초전도체(주로 구리산염)'들은 초전도 상태가 되기 직전의 특정 온도 구간에서 기존의 모든 물리 법칙을 비웃듯 전혀 다른 행동 양상을 보입니다. 과학자들은 도무지 정체를 알 수 없는 이 기이한 상태를 일컬어 '스트레인지 메탈(Strange Metal)', 즉 기묘한 금속이라고 부릅니다.이 상태는 단순히 온도가 높아서 나타나는 특이 현상이 아닙니다. 고온 초전도체라는 마법 같은 물질이 탄생하기 위해 반드시 거쳐야만 하는 일종의 양자역학적 자궁과도 같습니다. 이 기묘한 금속 상태를 ..