Los superconductores de alta temperatura pueden transportar energía eléctrica sin resistencia. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han llevado a cabo una dispersión de rayos X inelástica de alta resolución y han descubierto que una alta presión uniaxial induce un orden de carga de largo alcance que compite con la superconductividad. Su estudio abre nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los electrones correlacionados. El estudio se publica en Ciencias .

Los superconductores transportan corriente sin pérdidas, pero solo por debajo de una cierta temperatura crítica. Los superconductores convencionales deben enfriarse casi hasta el cero absoluto, e incluso los llamados superconductores de alta temperatura requieren temperaturas de alrededor de -200 grados Celsius para transportar corriente sin resistencia. A pesar de esto, los superconductores ya están en uso generalizado. Desarrollar superconductores que funcionen a temperaturas aún más altas (posiblemente hasta la temperatura ambiente) y, por lo tanto, contribuyan significativamente a un suministro de energía eficiente, Los estados y procesos electrónicos involucrados en la formación del condensado superconductor deben entenderse a un nivel fundamental.

Investigadores dirigidos por el profesor Matthieu Le Tacon, director del Instituto de Física del Estado Sólido (IFP) en KIT, ahora hemos dado un importante paso adelante. Han demostrado que se puede utilizar una presión uniaxial alta para ajustar los estados en competencia en un superconductor de alta temperatura. Usando dispersión de rayos X inelástica de alta resolución, los científicos examinaron un superconductor de cuprato de alta temperatura, YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 . En este complejo compuesto, Los átomos de cobre y oxígeno forman estructuras bidimensionales. Cambiar la concentración del portador de carga en estos planos produce una variedad de fases electrónicas que incluyen superconductividad y órdenes de carga.

En el estado de orden de carga, los electrones 'cristalizan' en nanoestructuras en forma de franjas. Este estado electrónico se suele observar en estos materiales cuando se suprime la superconductividad mediante campos magnéticos muy grandes. lo que dificulta la investigación con herramientas espectroscópicas convencionales.

Induciendo este estado en YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 El uso de presión uniaxial en lugar de campos magnéticos permitió a los investigadores estudiar su relación con la superconductividad mediante la dispersión de rayos X. Identificaron fuertes anomalías de la excitación reticular conectadas con la formación del orden de carga. "Nuestros resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los electrones en materiales de electrones correlacionados y sobre los mecanismos que conducen a la superconductividad de alta temperatura, ", dice el profesor Matthieu Le Tacon de KIT." También muestran que la presión uniaxial tiene el potencial de controlar el orden de los electrones en tales materiales ".