Los investigadores de la UBC han captado una visión sin precedentes del nacimiento de la superconductividad de alta temperatura en los cupratos, resolver un debate científico y descubrir nuevas vías para explorar el potencial de otros superconductores no convencionales.

Para este estudio, los investigadores estudiaron superconductores no convencionales de cuprato, materiales que comienzan a pasar a la superconductividad a una temperatura récord de aproximadamente -170 C.La mayoría de los superconductores convencionales requieren temperaturas muy bajas alrededor del cero absoluto o -273 C.Los superconductores muestran propiedades físicas asombrosas, como la levitación magnética o la transmisión de energía sin pérdidas, que podrían conducir a nuevas tecnologías.

Los científicos han debatido durante mucho tiempo el ingrediente clave que permite que los cupratos se conviertan en superconductores a altas temperaturas:¿surge la superconductividad cuando los electrones se unen en pares? conocidos como pares de Cooper, ¿O cuando esos pares establecen coherencia de fase macroscópica?

Los investigadores del Stewart Blusson Quantum Matter Institute (SBQMI) de la UBC utilizaron un láser ultrarrápido financiado por la Fundación Gordon y Betty Moore para responder a la pregunta.

La investigación indica que la presencia de un atractivo "pegamento", uniendo electrones en pares, es necesario pero no suficiente para estabilizar el estado superconductor. Bastante, las parejas de Cooper deben comportarse de manera coherente como un todo para establecer una línea de comunicación, con una sola fase cuántica macroscópica.

"Hablando en general, puede imaginar una coherencia de fase similar a un gran conjunto de flechas alineadas en la misma dirección, "dijo Fabio Boschini, autor principal del estudio y becario postdoctoral en el SBQMI. "Cuando Cooper empareja, esbozado como flechas, apuntar en direcciones aleatorias, se pierde la coherencia de fase ".

La coherencia de fase surge en una escala de tiempo de unos pocos cientos de femtosegundos (un femtosegundo equivale a una cuadrillonésima de segundo). Aprovechando las fuentes e instalaciones de láser pulsado en el nuevo Centro UBC-Moore de SBQMI para materia cuántica ultrarrápida, Los investigadores establecieron una nueva técnica de investigación para "observar" lo que sucede con los electrones del material durante esas escalas de tiempo ultrarrápidas. El esfuerzo reveló el papel clave de la coherencia de fase en impulsar la transición al estado superconductor de los óxidos de cobre.

"Gracias a los avances muy recientes en las fuentes de láser pulsado, apenas estamos comenzando a visualizar las propiedades dinámicas de los materiales cuánticos, "dijo Andrea Damascelli, líder del equipo de investigación y director científico del SBQMI. "Al aplicar estas técnicas pioneras, nuestro equipo de investigación tiene como objetivo revelar los misterios esquivos de la superconductividad de alta temperatura y otros fenómenos fascinantes de la materia cuántica ".

El estudio fue publicado en Materiales de la naturaleza .