조지프슨 소용돌이
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1. 개요
조지프슨 소용돌이는 초전도체에서 발생하는 현상으로, 두 초전도체 사이의 얇은 절연층을 가진 조지프슨 접합에서 나타난다. 자기장이 접합을 통과할 때 발생하며, 접합 자체에서 생성되는 전류에 의해 유도된다. 양자화된 자기 선속을 가지며, 각 소용돌이는 하나의 자기 선속 양자를 운반한다. 이러한 특성으로 인해 자기장의 미세한 변화를 감지하는 데 사용될 수 있으며, 초전도 양자 간섭 소자(SQUID)와 같은 정밀 자기장 센서 개발에 활용된다.
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| 조지프슨 소용돌이 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 다른 이름 | 플럭손 (Fluxon) |
| 분야 | 초전도체 |
| 관련 현상 | 조지프슨 효과 |
| 물리적 특성 | |
| 설명 | 초전도 전류의 양자화된 소용돌이 |
| 양자화 단위 | 자기 플럭스 양자 (Φ0 = h/2e) |
| 전류 형태 | 환형 전류 패턴 |
| 핵심 영역 | 초전도성이 억제된 영역 |
| 발생 조건 | |
| 외부 자기장 | 임계 자기장 이상 |
| 조지프슨 접합 | 외부 자기장 또는 전류 인가 시 |
| 연구 역사 | |
| 최초 관측 | 주니어 마르틴스 데 마토스와 자크 프랑시에 의해 관측됨. |
| 관측 방법 | 국소 침투 깊이 자기장 이미징 |
| 응용 | |
| 양자 컴퓨팅 | 초전도 양자 컴퓨팅의 기본 요소 |
| 초전도 소자 | 초전도 단일 플럭스 양자 회로 (SFQ) |
| 자성 메모리 | 자기 저장 매체 |
| 관련 항목 | |
| 관련 항목 | 초전도체 조지프슨 효과 자기 플럭스 양자 양자 컴퓨팅 초전도 소자 |
2. 역사적 배경
2. 1. 초기 역사
2. 2. 중세 시대
2. 3. 현대
3. 주요 특징
3. 1. 기술적 측면
3. 1. 1. 구성 요소
조지프슨 소용돌이는 초전도체에서 나타나는 현상으로, 그 구성 요소는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.3. 1. 2. 작동 원리
조지프슨 소용돌이는 초전도체에서 발생하는 현상으로, 두 초전도체 사이에 얇은 절연층을 둔 조지프슨 접합에서 나타난다. 조지프슨 소용돌이는 자기장이 접합을 통과할 때 발생하며, 이 자기장은 조지프슨 접합 자체에서 생성되는 전류에 의해 유도된다.조지프슨 소용돌이는 양자화된 자기 선속을 가지고 있으며, 이는 초전도체의 기본적인 특성 중 하나이다. 각 소용돌이는 하나의 자기 선속 양자(Φ0 = h/2e, 여기서 h는 플랑크 상수, e는 기본 전하)를 운반한다. 이 때문에 조지프슨 소용돌이는 자기장의 미세한 변화를 감지하는 데 사용될 수 있다.
조지프슨 접합에 외부 자기장을 가하면, 접합 내부에 조지프슨 소용돌이가 형성된다. 이 소용돌이들은 서로 상호작용하며, 외부 자기장의 세기와 방향에 따라 배열과 움직임이 달라진다. 이러한 특성을 이용하여 초전도 소자, 특히 초전도 양자 간섭 소자(SQUID)와 같은 정밀한 자기장 센서를 개발하는 데 활용된다.
3. 2. 사회문화적 의의
4. 현대적 응용
5. 비판 및 논란
6. 한국의 (문서 주제)
6. 1. 한국 사회에 미친 영향
6. 2. 미래 전망
참조
[1]
논문
Scanning-Tunneling-Microscope Observation of the Abrikosov Flux Lattice and the Density of States near and inside a Fluxoid
American Physical Society (APS)
1989-01-09
[2]
논문
Direct observation of Josephson vortex cores
Springer Science and Business Media LLC
2015-02-23
[3]
논문
Ordering and manipulation of the magnetic moments in large-scale superconducting π-loop arrays
https://ris.utwente.[...]
[4]
논문
Flux Cloning in Josephson Transmission Lines
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