초전도체의 길을 열어준 알렉스 뮐러 (노벨 수상자)

 

스위스의 응집 물질 물리학자이자 노벨상 수상자인 알렉스 뮐러가 2023년 1월 9일 향년 95세의 나이로 사망했습니다. 뮐러는 1986년 동료 게오르그 베드노르츠와 함께 기존의 금속 초전도체보다 훨씬 높은 초전도 전이 온도를 가진 물질을 발견하면서 명성을 얻었습니다. 이 연구로 두 사람은 이듬해 노벨 물리학상을 수상했습니다.

1927년 4월 20일 바젤에서 태어난 뮐러는 1952년 취리히의 스위스 연방 공과대학교(ETH)에서 물리학과 수학 학위를 받았습니다. 졸업 후에도 취리히 공대에 계속 남아 고체 물질의 상자성 공명을 연구하여 1958년 박사 학위를 취득했습니다.

 

제네바의 바텔 기념 연구소에서 자기 공명 그룹 책임자로 근무한 후 1962년 취리히 대학교에 자리를 잡았습니다.

1년 후 취리히 IBM 연구소에 합류하여 1971년부터 물리학 부서를 이끌었습니다.

1985년 IBM을 떠났지만 1994년 은퇴하기 전까지 취리히 대학교에 남아있었습니다.

평생 동안 뮐러는 강유전체의 자기 공명 및 상전이 분야에서 획기적인 논문을 여러 편 발표했습니다. IBM과 취리히에서 그는 산화물 재료, 특히 1980년대 초전도 연구에 유용하게 쓰일 페로브스카이트에 대한 연구도 시작했습니다.

 

수용을 위한 싸움
특정 금속을 극저온으로 냉각하면 저항 없이 전류를 전도하는 초전도체가 된다는 사실은 한 세기가 넘도록 알려져 왔습니다. 하지만 이 현상이 일어나기 위해서는 물질을 절대 영도보다 몇 도만 낮춰야 했기 때문에 이 분야에 대한 연구는 정체되기 시작했습니다.

그러나 1986년 뮐러와 베드노르츠가 산화구리와 란탄 및 바륨으로 구성된 물질이 약 35°C에서 초전도가 된다는 사실을 발견하면서 모든 것이 바뀌었습니다. 이는 10년 전에 니오븀-게르마늄(Nb3Ge)에서 달성한 이전 최고치인 23K보다 약 50% 높은 수치였습니다.

산화물 물질이 세라믹이고 고온에서 잘 전도되지 않는 것으로 알려져 있다는 점을 감안할 때, 일부 연구자들은 이 물질이 초전도성을 나타내지 않는다고 믿는 등 연구진의 발견이 모두를 납득시키지는 못했습니다.

베드노츠는 1988년 피직스 월드와의 인터뷰에서 "그들의 반응을 보고 실망스러웠다"고 말했습니다. "우리는 그들이 우리가 발견한 것을 믿지 않는다는 인상을 받았으며, 그 경험을 통해 과학계에서 우리의 결과를 인정받으려면 1년, 2년 또는 그 이상 싸워야 할 것이라는 확신을 갖게 되었습니다."

 

그러나 이 결과는 곧 다른 연구자들에 의해 확인되었고, 뮐러와 베드노르츠는 완전히 새로운 종류의 초전도체가 발견되었다는 공로를 인정받게 되었습니다. 1987년 뉴욕에서 열린 미국 물리학회 3월 회의에서 소위 "컵레이트 초전도체"를 둘러싼 소문은 최고조에 달했습니다. 이 회의는 밤늦게까지 이어진 열띤 강연과 토론으로 인해 '물리학의 우드스탁'이라고 불렸습니다.

1987년 베드노르츠와 뮐러는 "세라믹 재료의 초전도성을 발견하는 데 중요한 돌파구를 마련한 공로"로 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다. 이 발견은 비슷한 컵레이트 물질에 대한 수십 년간의 연구를 촉발시켰고, 이후 100K 이상의 초전도 전이 온도가 발견되었으며, 뮐러는 큰 노력과 헌신으로 과학발전에 많은 기여를 했습니다.