Los físicos de RIKEN han encontrado una plataforma ideal para explorar el comportamiento de los electrones en un material a medida que se acerca a la superconductividad. Esto podría ayudar a desarrollar nuevos superconductores que funcionen a temperaturas más convenientes que los existentes. El estudio se publica en la revista Physical Review B.
Los superconductores transportan corriente eléctrica sin resistencia y se utilizan en potentes electromagnetos y sensores magnéticos, por ejemplo. Sin embargo, la superconductividad generalmente solo ocurre a bajas temperaturas, por lo que los investigadores están buscando superconductores de alta temperatura que podrían abrir un rango mucho más amplio de aplicaciones. El objetivo final es encontrar materiales que sean superconductores a temperatura ambiente.
La fase nemática y su relación con la superconductividad
La superconductividad en los llamados superconductores convencionales ocurre cuando los electrones se emparejan. Este emparejamiento evita que los electrones se dispersen a medida que fluyen a través de un material. Algunos materiales, cuando se acercan a este estado superconductor, entran en una «fase nemática» en la que los electrones se alinean en rayas. «Se considera que la nematogenicidad está estrechamente relacionada con la superconductividad», explica Yuya Kubota del RIKEN SPring-8 Center. «Sin embargo, aún no se entiende completamente la conexión precisa entre la nematogenicidad y la superconductividad.»
Para explorar esta relación, Kubota y sus colegas recurrieron a un material llamado seleniuro de hierro, que superconduce solo a la muy baja temperatura de -265 °C, que es solo 8 °C por encima del cero absoluto. Pero la superconductividad a temperaturas más altas se puede lograr aplicando presión o ajustando la composición química del material, lo que apunta en general a estrategias para crear superconductores de alta temperatura. El seleniuro de hierro entra en su fase nemática a unos -183 °C. En esta fase, la disposición de los átomos en el cristal del material cambia y ciertos electrones pueden adoptar diferentes estados de energía. Los investigadores han debatido durante mucho tiempo la importancia relativa de estos factores estructurales y electrónicos para impulsar la nematogenicidad. El equipo de Kubota ha encontrado una respuesta. Estudiaron una película ultradelgada de seleniuro de hierro sobre una base de aluminato de lantano, lo que suprimió el cambio estructural durante la transición a la fase nemática. Los investigadores observaron todos los signos electrónicos de una transición a la fase nemática, a pesar de que la estructura reticular se mantuvo igual. Esto sugiere que la fase nemática se origina solo a partir de cambios en los estados de energía de ciertos electrones. Los investigadores anticipan que su material de película delgada les permitirá explorar el comportamiento de los electrones en la fase nemática, sin el factor complicado de las alteraciones estructurales que lo acompañan. «Esto podría ayudarnos a lograr una comprensión más profunda de la relación entre la nematogenicidad y la superconductividad, y el mecanismo de la superconductividad», dice Kubota.
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