2024년 1월 17일 중국 언론사 넷이즈(NetEase)에 따르면, 최근 중국과학원대학(中国科学院大学)이 액체 헬륨(He)을 사용하지 않은 극저온 냉각을 성공시켰다고 한다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 네이처(Nature)에 게재되었다. 네이처 심사위원은 해당 연구에 대해 “초저온 환경에서 복잡한 화합물에 대한 고품질 실험을 실현시켰고, 보다 광범위하고 심층적으로 과학계의 연구를 주도할 것으로 기대된다”고 평가했다.
극저온 냉각 기술은 주로 액체 헬륨을 활용해 이루어진다. 헬륨은 채굴 및 생산이 어려운 희귀 자원이다. 실제로 수년 전부터 세계적으로 헬륨의 공급 부족 문제가 심화되고 있다. 지난 2021년에는 미국 국토관리국(BLM, Bureau of Land Management)의 원유를 활용한 헬륨 농축 장치가 4개월 동안의 정비로 가동이 중단되면서 전 세계적으로 헬륨 시장이 출렁였다. 우크라이나(Ukraine) 전쟁으로 주요 헬륨 공급국인 러시아(Russia)와 교역이 불가능해졌다는 점도 시장의 악화 요인으로 꼽힌다. 그렇기 때문에 헬륨이 아닌 다른 소재로 극저온 냉각 기술을 실현하는 것은 오랫동안 과학계의 중요 과제였다. (출처: 주간한국)
중국과학원대학의 쑤강(苏刚) 교수팀은 이번 연구에서 코발트(cobalt) 기반의 자성 물질에서 양자 자성체를 저해하는 ‘초고체(超固态)’라는 새로운 물질을 발견했다. 이후 이 결정성 물질으로 단열소자를 거쳐 액체 헬륨 없이도 영하 273.056도(℃)의 극저온 상태를 만드는 데 성공했다. 쑤강 교수는 “이 성과는 극저온 냉각 기술을 사용하는 우주탐사, 소재과학, 응집물리학, 양자컴퓨팅(quantum computing) 등 다양한 분야에서 문제를 해결하는 새로운 방안이 될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 쑤강 교수와 리웨이(李伟) 중국과학원 이론물리소 연구원이 중국과학원 물리연구소의 샹쥔선(项俊森) 박사와 쑨페이제(孙培杰) 연구원에게 제안하면서 2021년에 시작되었다. 또한 진원타오(金文涛) 베이징항공항천대학(北京航空航天大学) 부교수 연구팀 등이 협력한 것으로 알려졌다. 한편 리웨이 연구원은 “실험 결과를 실제로 각종 과학 분야에서 쓰는 것은 아직 특정한 도전에 직면해 있다”고 말하며, 후속 작업의 가장 큰 어려움으로 신규 장비 및 냉동기의 개발 등을 꼽았다. (출처: 펑파이신문)
영하 273.1도는 열역학적으로 최저의 온도이며, ‘절대 0도’라고도 부른다. 절대 0도는 분자의 움직임이 없는 상태이기 때문에 초전도 및 초유체성 현상에 대한 연구, 양자 기체 연구, 분자 구조 및 스펙트럼(spectrum) 분석 등 고부가가치 연구들이 이루어진다. (출처: 뉴스핌) 이번 연구는 헬륨을 사용하지 않고 절대 0도에 아주 근접한 온도를 만들어냈다. 헬륨 시장이 갈수록 어려워지고 있는 현재 시점에서, 다양한 분야에 활용할 수 있는 극저온 냉각 기술의 구현은 과학적 의미가 높다고 할 수 있다. 연구 결과가 실제로 통용될 수 있도록 중국 정부는 과학계에 대한 적극적인 지원에 나서야 할 것이다.
관련 기사의 자세한 내용은 다음의 기사 확인 링크를 통해 확인할 수 있다. 기사 확인.