상온, 상압에서 작동하는 초전도체의 실현은 현대응집물리의 궁극적인 목표 중에 하나이며 인류의 미래의 모습을 크게 바꾸어 놓을 중요한 기술이기도 합니다. 이는 곧 하나의 결맞은 양자 상태를 극저온 냉각 장치나 고압 장치의 제한없이 자유롭게 측정하고 다룰 수 있게 됨을 의미합니다. 하지만 상압에서 고온초전도체의 최고 임계온도는 1995년의 기록 갱신을 마지막으로 아직 138 K에 머무르고 있습니다. 이는 정량적 예측이 가능한 이론의 부재에 따른 것입니다. 지난 30여년간의 연구에도 고온초전도 현상의 원리 규명은 최대 난제 중의 하나로 남아 있습니다. 

사각격자 이리듐 산화물은 새로운 고온초전도체 후보 물질로 지난 10여년간 세계적으로 많은 연구가 이뤄졌지만, 독특한 화학적 특성때문에 초전도체 합성은 아직 실현되지 않고 있습니다. 새로운 고온초전도체의 발견은 새로운 실험적 접근을 통해 초전도 원리 규명에 커다란 진전을 가져올 것입니다. 본 연구에서는 새로운 단결정 성장 방법을 통한 이리듐 산화물 기반 고온초전도체를 개발 연구를 제시합니다. 기존의 고온 용액 방법을 이용한 이리듐 산화물 단결정 성장의 근본적인 문제점을 진단하고, 이를 개선하기 위해 화학증기증착을 응용한 결정 성장 방법을 제시합니다. 이를 통해, 결정 결함이나 결손을 최소화하여 이상적인 상태에 가까운 단결정이나 초격자를 성장할 수 있습니다.  

아울러, 경엑스선 산란 분광학을 이용하여 초전도에 이르는 과정 및 원리를 규명하고자 합니다. 이리듐 산화물은 지금까지 알려진 다른 초전도체와 다르게 경엑스선을 이용하여 매우 넓은 영역에 걸쳐 역격자 공간을 볼 수 있다는 장점을 갖습니다. 이리듐 산화물 초전도체가 성공적으로 합성되면, 모화합물이 띄는 반강자성 상태에서부터 전하 수송체의 농도에 따른 자기 및 전하 질서 변화를 추적하여 전도전자가 쿠퍼쌍을 형성하는 원리를 밝혀내고자 합니다. 또한, 고온초전도체에서 흔히 나타나는 여러가지 다른 양자 질서의 얽힘 현상이나 양자 임계점 근방에서 나타나는 비정상 물성에 대한 전반적인 이해 증진을 목표로 합니다. 

에어로졸 화학증기증착을 이용한 사각격자 이리듐 산화물 단결정 및 초격자 성장