"LK-99, 상온 초전도체 아냐"…독일 연구팀, 퍼즐 풀었다

“저항감소는 황화구리 때문”

과학저널 네이처가 LK-99에 대한 독일 슈투트가르트 막스플랑크 고체연구소 연구팀의 연구결과를 전하며, LK-99가 초전도체가 아니라고 전했다. 초전도와 비슷한 현상은 LK-99 제조 과정에서 생긴 불순물인 황화구리(Cu₂S) 때문이라는 것이다.

독일 막스플랑크 고체연구소가 지난 14일 만들었다고 주장한 LK-99 순수 결정체. 파스칼 푸팔 막스플랑크 고체연구소 박사

16일(현지시간) 네이처에 따르면 막스플랑크연구소 연구팀은 앞선 여러 연구팀이 LK-99를 도가니에서 가열해 제조한 것과 달리 ‘부유 영역 결정 성장’ 기법으로 황의 침투를 방지, 황화구리 불순물이 없는 순수한 LK-99 단결정을 만드는 데 성공했다. 

연구팀이 만든 LK-99 단결정은 투명한 보라색으로, 실험결과 초전도체가 아니라 저항이 수백만 옴(Ω·저항의 단위)인 절연체로 확인됐다. 약간의 강자성과 반자성을 나타내지만 자석 위에 뜰 정도는 아니었다.

과학저널 네이처는 LK-99가 초전도체가 아니라고 보도했다. 사진은 독일 막스플랑크 고체연구소가 제작한 불순물 황화구리가 포함되지 않은 순수 LK-99 단결정. 네이처 사이트 캡처

연구팀은 “우리는 초전도성의 존재를 배제한다”며 “LK-99에서 볼 수 있는 초전도성은 결정에서 존재하지 않는 황화구리 불순물에 의한 것으로 보인다”고 밝혔다.

LK-99가 섭씨 104도에서 저항이 감소하는 이유도 황화구리 때문으로 설명한다. 일리노이대 어바나-샴페인 캠퍼스의 화학자인 프라샨트 자인 교수는 104도는 황화구리가 상전이(물질이 온도, 압력 등 외적 조건에 따라 다른 상으로 바뀌는 현상)되는 온도라며 “연구진이 이 사실을 놓쳤다는 게 믿기지 않는다”고 했다.

마이스너·옥센펠트 효과 때문에 초전도체가 떠오르는 모습. 미 에너지부 제공

앞서 미국과 유럽, 중국 등 여러 국가의 연구진이 LK-99를 재현했지만, 초전도의 특징인 마이스너 효과가 관측되지 않아 회의론이 커지는 상황이었다. 

이 문제를 검증해온 미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스)의 응집물질 물리학자 이나 비시크 교수는 “이 시점에서 (LK-99를 둘러싼) 상황이 상당히 결정적으로 해결된 것으로 생각한다”고 말했다.

이진경 기자 [e-mail]