초록 ▼

연구목표
본 창의연구는 새로운 초전도의 모형으로 제시되고 있는 양자물질 초전도체의 발견과 그 초전도 메커니즘을 이해하는 것이다. 세부목표로서는 지난 반세기 동안 고체의 조직 원리로 각광받았던 (1) 란다우-페르미 조직원리가 붕괴되는 양자임계 근원 이해, (2) 초전도 갭 대칭성 연구를 통한 양자물질 초전도메커니즘 이해, (3) 란다우-페르미 원리를 대체할 새로운 근간원리의 이해 및 상온초전도체 디자인이다.

연구개발내용
전자의 유효질량이 발산하고 운동에너지가 영으로 사라지는 양자임계점 근처에 나타나는 바닥상태들

연구목표
본 창의연구는 새로운 초전도의 모형으로 제시되고 있는 양자물질 초전도체의 발견과 그 초전도 메커니즘을 이해하는 것이다. 세부목표로서는 지난 반세기 동안 고체의 조직 원리로 각광받았던 (1) 란다우-페르미 조직원리가 붕괴되는 양자임계 근원 이해, (2) 초전도 갭 대칭성 연구를 통한 양자물질 초전도메커니즘 이해, (3) 란다우-페르미 원리를 대체할 새로운 근간원리의 이해 및 상온초전도체 디자인이다.

연구개발내용
전자의 유효질량이 발산하고 운동에너지가 영으로 사라지는 양자임계점 근처에 나타나는 바닥상태들은 관련된 자유도가 어떤 종류의 것인지에 따라서 그 특성이 결정된다. 고온 초전도체를 포함한 다양한 종류의 비정상 초전도체의 특징인 불순물에 대한 민감성 및 연구 결과의 실험의존도 등은 양자임계 물성의 특징으로서 분류할 수 있다. 새롭게 발현되는 양자임계 물질 및 양자물질 초전도를 이해하기 위해 아래와 같이 세 가지 세부주제에 대한 연구를 진행한다.
첫째, 양자임계요동의 원인 연구- 홀계수 및 전기전도도 이방성 측정을 통한 표준상태 분석; 양자임계 물질의 글로벌 상전이 도형 구축; 극한환경 측정기술의 개발 및 구축; Ce 및 Yb 등 f-전자를 보유한 화합물의 상전이 도형 연구; d-전자를 가진 전이금속의 상전이 현상과의 비교 분석을 수행한다.
둘째, 양자물질 초전도 메커니즘연구- 비열 및 전기전도도 온도 의존성 측정을 통한 초전도 기초물성 및 상전이 도형연구; 각분해 비열법, 점접촉 분광법 등의 측정을 통한 초전도 갭 대칭성 분석; 압력 및 자기장 등의 제어변수를 활용한 초전도 상태의 변화와 양자임계성 관련 연구를 수행한다.
셋째, 새로운 고온초전도체 디자인 및 탐색연구- 양자임계 영역에서 전자의 저에너지 들뜸 이해; 양자물질 초전도에서 양자요동의 역할 이해; 양자물질 초전도의 이해를 바탕으로 새로운 고온초전도체의 디자인 및 탐색연구를 수행한다.

연구개발 성과
2단계 연구개발목표는 양자임계요동의 원인분석, 비정상 초전도체의 초전도갭 대칭성연구, 그리고 신물질의 합성 및 기초물성 측정이다. 이러한 연구개발의 성과를 통해서 궁극적으로는 현재 잘 정립되지 않은 양자물질에 발현되는 새로운 양자상태의 탐색과 비정상 초전도의 관계성을 입증하고자 했다. 대표적 연구개발 성과로서는 (1) 초전도 임계전류 연구를 통한 숨은 양자임계점 발견, (2) 전기장을 통한 자성 현상과 초전도 상태의 제어, (3) Ce에 기반된 새로운 자성체의 합성과 상도형 완성, (4) Al이 도핑된 CrAs의 최초 합성과 압력에 따른 양자임계점과 초전도현상 분리의 발견, (5) 압력하 점접촉 분광법의 성공적 개발과 이를 활용한 준1차원 물질인 Nb215에서 초전도갭이 두 개로 구성되어 있음을 발견한 것 등이 있다.

활용 계획 및 기대효과
(응용분야 및 활용범위 포함)
양자 임계물질에 대한 광범위한 흥미는 비정상 초전도체에 대한 연구 특히 고온 초전도체에 의해 주도되어져 왔다. 많은 연구에도 불구하고 여전히 해결되지 않은 난제는 초전도와 양자임계현상이 어떻게 상호관련이 있는가 하는 것이다. 본 연구는 양자임계초전도체에서 양자임계점 확인을 통한 연구를 통해 이 상호작용을 밝혀낼 것이며 이것은 고온 초전도 현상의 비밀을 푸는 열쇠가 될 것으로 기대된다. 물리학의 최첨단에 있는 문제 즉 고온초전도 그리고 양자임계점에 나타나는 새로운 양자 상전이 현상의 연구는 첨단과학의 진보뿐만 아니라 우리나라의 초전도 연구가 세계 최고의 수준에 도달하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose
The goal of this creative research is to discover new quantum critical superconductors and to understand its superconducting mechanism. In order to achieve the goal, we will focus on three topics, which are (1) the origin of quantum critical fluctuations that lead to failure of Landau-Fer

Purpose
The goal of this creative research is to discover new quantum critical superconductors and to understand its superconducting mechanism. In order to achieve the goal, we will focus on three topics, which are (1) the origin of quantum critical fluctuations that lead to failure of Landau-Fermi liquid, (2) the nature of superconducting pairing symmetry, and (3) understanding the new paradigm that replaces the Landau-Fermi liquids and design of a room-temperature superconductor.

contents
Quantum criticality can be characterized by the diverging effective mass and zero kinetic energy of the quasiparticles, where the ground state is determined by the nature of the quantum fluctuations. Extreme sensitivity to disorder and types of measurements in the high-Tc cuprates and other unconventional superconductors could be ascribed to the characteristic features of the quantum materials. In order to probe the nature of quantum fluctuations and its relationship with the unconventional superconductivity, we study the following three topics in detail, which are (1) nature of the quantum fluctuations, (2) superconducting mechanism of the quantum critical superconductors, and (3) design of a new class of high-Tc materials.

Developement results
The goal for the 2nd stage of this project is to understand the nature of quantum critical fluctuations, to probe the superconducting gap properties and to synthesize novel quantum materials. The successful achievement of these goals are expected to lead to better understanding of the physical properties in the quantum critical regime under pressure, which is expected to deepen our understanding on quantum crtical superconductors and origin of quantum critical behavior. Some representative achievements of the seconde stage are (1) discovery of hidden quantum critical point via critical current density, (2) simultaneous manipulation of the superconducting and magnetic order parameters via electric field effects, (3) synthesis of a novel quantum material Ce1142, (4) discovery of the decoupled superconductivity and tunable quantum critical points, and (5) successful development of soft-point-contact spectroscopy under pressure and its application to the quasi-1D superconductor.

Expected Contribution
Much interest in quantum critical materials has been driven by the study on unconventional superconductors, especially on high-Tc cuprates. In spite of tremendous efforts for three decades, the relationship between superconductivity and quantum criticality has yet to be elucidated. The results from our study will establish the presence of a quantum critical point and uncover the relationship, which is expected to be critical in solving the mystery of high-Tc superconductivity.
Success in the research is not only to advance the forefront of science, but also will greatly contribute to the superconductivity research in Korea.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국 문 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 7
• 가. 최종목표 ... 7
• 나. 단계목표 ... 8
• 다. 당초 목표의 수정․보완(중요 연구변경) 사유 ... 8
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 9
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 10
• 가. 연구방법 ... 10
• 나. 연구추진전략 ... 14
• 3. 주요 연구개발결과 ... 15
• 가. 계획대비 달성도 ... 15
• 나. 대표적 연구업적 ... 19
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 20
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 20
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 21
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 30
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 32
• 5. 연구개발성과 현황 ... 32
• 6. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설․장비 현황 ... 52
• 7. 기타사항 ... 52
• 끝페이지 ... 53