새로운 초전도체인 백금-비스무트-2(PtBi₂)가 기존의 물리학 원리에 도전하는 파격적인 초전도 특성을 보이는 것으로 밝혀졌다고 드레스덴 공과대학교가 2025년 12월 26일에 발표한 연구에서 밝혔습니다. 광택이 나는 회색 결정체인 이 물질은 표면에서만 초전도성을 나타내며, 표면에서는 전자가 저항 없이 흐르는 반면 내부는 일반 금속 상태를 유지합니다. 이는 물질 전체가 초전도 상태로 전환되는 기존 초전도체와는 다른 양상입니다.

더욱이 표면에서의 전자 쌍 형성은 전례 없는 패턴을 따르며, 알려진 초전도 규칙을 벗어납니다. 연구진은 전자가 쌍을 이룰 수 없는 6개의 방향을 관찰했으며, 이는 PtBi₂를 다른 초전도체와 차별화하는 요소입니다. 드레스덴 공과대학교의 요헨 탐은 "백금-비스무트-2 내부에서 예상치 못한 일이 일어나고 있다"고 언급하며 이러한 이례적인 현상을 강조했습니다.

초전도성은 특정 임계 온도 이하에서 전기 저항 없이 전기를 전도하는 특정 물질의 능력으로, 에너지 전송, 운송 및 컴퓨팅 분야에 혁명을 일으킬 잠재력으로 인해 집중적인 연구 대상이 되어 왔습니다. 기존 초전도체는 바딘-쿠퍼-슈리퍼(BCS) 이론을 따르는데, 이 이론은 초전도성을 결정 격자와의 상호 작용으로 인해 전자가 결합하여 쿠퍼 쌍을 형성하는 것으로 설명합니다. 그러나 PtBi₂의 거동은 다른 메커니즘이 작용하고 있음을 시사합니다.

PtBi₂와 같은 파격적인 초전도체의 발견은 기술 발전에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 저항 없는 전기 전송은 에너지 손실을 획기적으로 줄일 수 있으며, 보다 효율적인 초전도 자석은 의료 영상 및 입자 가속기를 개선할 수 있습니다. PtBi₂의 독특한 전자 쌍 형성은 양자 컴퓨팅에 대한 새로운 접근 방식을 고취하여 보다 안정적이고 강력한 큐비트를 개발하는 데 기여할 수도 있습니다.

연구팀은 현재 PtBi₂의 특이한 초전도성을 유발하는 근본적인 메커니즘을 조사하고 있습니다. 그들은 첨단 분광 기술을 사용하여 물질의 전자 구조를 탐색하고 표면 초전도성이 어떻게 나타나는지 이해하고 있습니다. 고감도 센서 및 새로운 전자 장치를 포함한 다양한 응용 분야에서 PtBi₂의 잠재력을 탐구하기 위한 추가 연구가 계획되어 있습니다. 이러한 연구 결과는 맞춤형 초전도 특성을 가진 새로운 물질 개발의 길을 열어 손실 없는 에너지 전달과 첨단 양자 기술로 구동되는 미래의 실현을 가속화할 수 있습니다.