Científicos de la Universidad Metropolitana de Tokio han creado un nuevo material superconductor en capas con una capa conductora hecha de bismuto, plata, estaño, azufre y selenio. La capa conductora presenta cuatro subcapas distintas; introduciendo más elementos, pudieron lograr una personalización incomparable y una "temperatura crítica" más alta por debajo de la cual se observa superconductividad, un objetivo clave de la investigación de superconductores. Su estrategia de diseño puede aplicarse para diseñar materiales superconductores nuevos y mejorados.

Una vez que una curiosidad académica, Los superconductores están ahora a la vanguardia de las innovaciones tecnológicas reales. Los imanes superconductores se ven en las máquinas de resonancia magnética de todos los días, aceleradores de partículas para tratamientos médicos, sin mencionar el nuevo tren maglev Chuo Shinkansen que conecta Tokio con Nagoya que se está construyendo actualmente. Recientemente, Se ha estudiado una clase completamente nueva de estructuras superconductoras "en capas", que consta de capas alternas de capas cristalinas bidimensionales superconductoras y aislantes. En particular, la personalización del sistema ha despertado un interés particular a la luz de su potencial para crear dispositivos termoeléctricos ultraeficientes y una clase completamente nueva de materiales superconductores de "alta temperatura".

Un equipo dirigido por el profesor asociado Yoshikazu Mizuguchi de la Universidad Metropolitana de Tokio creó recientemente un superconductor en capas basado en sulfuro de bismuto; su trabajo ya ha revelado nuevas propiedades termoeléctricas y una elevada "temperatura crítica" por debajo de la cual se observa superconductividad. Ahora, trabajando con un equipo de la Universidad de Yamanashi, han tomado una versión de varias capas del sistema, donde la capa conductora consta de cuatro capas atómicas, y comenzó a intercambiar pequeñas proporciones de diferentes especies atómicas para probar cómo cambia el material.

Comenzando con una capa conductora hecha de bismuto, plata y azufre, intentaron sustituir un poco de plata por estaño. Variando la cantidad de plata, pudieron elevar la temperatura crítica de 0.5K a más de 2.0K. Curiosamente, encontraron que esto iba acompañado de la desaparición de una anomalía en su resistividad a temperaturas significativamente más altas. Aunque la razón detrás de esto aún no se comprende, está claro que la adición de estaño ha modificado significativamente la estructura electrónica del material. Es más, tomaron su mejor bismuto, plata, combinación de azufre y estaño y sustituyó parte del azufre por selenio, una modificación conocida por mejorar las propiedades superconductoras en su material de sulfuro de bismuto original. No solo elevaron la temperatura crítica aún más a 3.0K, encontraron que la respuesta a los campos magnéticos mostraba firmas de superconductividad "masiva", proporcionando una prueba clara de que, de hecho, podrían acceder tanto a las ventajas de la dimensionalidad reducida como a los materiales a granel.

Al cambiar la composición y el número de capas, el equipo cree que está a punto de lograr una ingeniería ascendente de nuevos materiales superconductores a base de sulfuro de bismuto hechos a medida.