Desentrañando el misterio de la superconductividad a altas temperaturas, específicamente en materiales de óxido de cobre, sigue siendo uno de los desafíos más desconcertantes de la física moderna del estado sólido. Pero un equipo de investigación internacional de ingenieros y científicos puede haber dado un paso más hacia la comprensión.

Los superconductores son materiales que adquieren propiedades físicas únicas cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas. Dejan de resistir una corriente eléctrica, permitiendo que la corriente pase libremente sin pérdida de energía. Los superconductores se utilizan en tecnologías como las máquinas de resonancia magnética, motor electrico, sistemas de comunicaciones inalámbricas y aceleradores de partículas. Si bien la comunidad científica conoce miles de ejemplos de materiales superconductores, Quedan muchas preguntas sobre por qué y cómo se produce la superconductividad. Una nueva investigación puede proporcionar una respuesta.

Un equipo de investigación que incluye a Jianshi Zhou, profesor de investigación de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Cockrell y miembro del Instituto de Materiales de Texas de la Universidad de Texas en Austin, ha confirmado la existencia de una transición de fase a una temperatura cercana al cero absoluto, más alta que la temperatura necesaria para muchos superconductores, en materiales superconductores a base de óxido de cobre (o cuprato). El equipo cree que podría ser durante esta fase de transición, el "punto crítico cuántico, "cuando realmente ocurre la superconductividad. Los hallazgos fueron publicados en una edición reciente de la revista Naturaleza .

El estudio midió los efectos del calor en dos sistemas de cuprato conocidos por ser superconductores:Eu-LSCO y Nd-LSCO, ambos sistemas de cristal a base de óxido de cobre. Los dos materiales se enfriaron a sus puntos críticos de temperatura mientras se utilizaron grandes campos magnéticos para suprimir su superconductividad. Las firmas termodinámicas resultantes producidas a través del experimento confirmaron la existencia de la fase de "criticidad cuántica" en los ejemplos analizados.

"Se propuso la 'criticidad cuántica' como un factor potencial para facilitar la superconductividad en los sistemas de cuprato, ", Dijo Zhou." Nuestro estudio confirma que este es el caso ".

Zhou es el único investigador del estudio con sede en EE. UU. Y uno de los pocos ingenieros de todo el mundo con la experiencia necesaria para desarrollar y analizar sistemas de cristal de cuprato. uno de los superconductores más utilizados.

Los ingenieros suelen clasificar los materiales en función de su resistencia al flujo de corrientes eléctricas. Esta es una propiedad que se mide al observar el comportamiento de los electrones. Metales como el cobre, un componente clave en los cables que conectan los cargadores de nuestros teléfonos inteligentes, microondas bombillas y más a las tomas de corriente:están formadas por electrones que se mueven libremente alrededor de su estructura atómica. Esto ofrece una resistencia débil a las corrientes eléctricas, una propiedad que lo convierte en un conductor fuerte.

Resistencia, no importa lo débil que sea, no es deseada en materiales conductores ya que la energía utilizada para resistir se convierte en calor y técnicamente se desperdicia. En un mundo perfecto, los cables estarían hechos de un material sin resistencia a la corriente eléctrica. Aquí es donde entran en juego los superconductores. Sin embargo, porque todos los superconductores conocidos deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas, son difíciles de usar con regularidad en aplicaciones prácticas. Por último, Los ingenieros y científicos de todo el mundo continúan buscando materiales superconductores que puedan usarse a temperaturas mucho más altas. con la esperanza de alcanzar la temperatura ambiente. Cada descubrimiento realizado acerca a los investigadores un paso más.

"Comprender por qué estos materiales se convierten en superconductores nos llevará a este santo grial de superconductores a temperatura ambiente, "Dijo Zhou." Es solo cuestión de tiempo, Ojalá."