교토 대학 대학원 이학 연구과의 사토 유키 대학원생들의 연구 그룹은, 구리 산화물 고온 초전도체가 초전도 상태가 되는 과정에서 나타나는 특이한 금속 상태를 해석.그 결과, 전자가 집단적인 자기 조직화에 의해 배열되어, 어느 종류의 액정 상태가 만들어지고 있는 것을 발견했다.이번 성과는 도쿄대학, 규슈산업대학, 한국과학기술원, 독일맥스플랑크연구소와의 공동연구에 의한 것이다.
초전도는 어떤 종류의 물질을 극저온까지 냉각하면 전기저항이 완전히 제로가 되는 현상이다.구리 산화물에서는 -240℃보다 고온에서 초전도를 나타내는 물질이 차례로 발견되고 있다.이 구리 산화물 고온 초전도체에서는, 초전도를 일으키는 것보다 고온에서, 일부의 특정 방향의 전자가 소실되는 특이한 금속 상태가 나타난다.이 상태 (의격 갭 상태)에 대한 결정적인 결론은 나타나지 않았으며 현대 물리학상의 가장 중요한 과제 중 하나입니다.
이번 연구에서는 기존의 수천 배 높은 감도로 정밀 측정이 가능한 방법(고감도 자기 토크 측정)을 이용하여 대표적인 구리 산화물 고온 초전도체(YBa2Cu3Oy)의 순량 단결정을 대상으로 의 갭 상태에서의 자기적 특성을 조사하였다.그 결과, 의사 갭 상태에서는 물질의 자기적 성질이 방향(0° 방향과 90° 방향)에 따라 달라지고, 전자 집단이 자발적으로 배열함으로써 공간적인 비대칭성을 가진 새로운 타입의 질서 상태로 와 급격하게 변화하고 있는 것(상전이 현상)이 밝혀졌다.이러한 전자 상태를 전자 네마틱 상이라고 한다.
의 갭 상태로의 변화가 전자 네마틱상으로의 상전이임을 밝힌 것은 이번이 처음이며, 고온 초전도 현상의 해명을 향한 중대한 지침이 된다.향후, 전자 네마틱상과 고온 초전도의 발현 기구와의 관계에 대해서는 큰 논의를 부를 것으로 예상된다.
