Los diamantes tienen una base firme en nuestro léxico. Sus muchas propiedades a menudo sirven como superlativos para la calidad, claridad y resistencia. Aparte de la popularidad de este material raro en uso ornamental y decorativo, estas piedras preciosas también son muy apreciadas en la industria, donde se utilizan para cortar y pulir otros materiales duros y construir detectores de radiación.

Hace más de una década, Se descubrió una nueva propiedad en los diamantes cuando se le introdujeron altas concentraciones de boro:la superconductividad. La superconductividad ocurre cuando dos electrones con espín opuesto forman un par (llamado par de Cooper), dando como resultado que la resistencia eléctrica del material sea cero. Esto significa que una gran supercorriente puede fluir en el material, trayendo consigo el potencial para aplicaciones tecnológicas avanzadas. Todavía, Desde entonces, se ha trabajado poco para investigar y caracterizar la naturaleza de la superconductividad de un diamante y, por lo tanto, sus aplicaciones potenciales.

Nueva investigación dirigida por el profesor Somnath Bhattacharyya en el Laboratorio de Física del Transporte a Nanoescala (NSTPL) de la Facultad de Física de la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo, Sudáfrica, detalla el fenómeno de lo que se llama "superconductividad triplete" en el diamante. La superconductividad de triplete ocurre cuando los electrones se mueven en un estado de espín compuesto en lugar de como un solo par. Este es un extremadamente raro, pero una forma eficiente de superconductividad que hasta ahora solo se sabía que ocurría en uno o dos materiales más, y solo teóricamente en diamantes.

"En un material superconductor convencional como el aluminio, la superconductividad es destruida por campos magnéticos e impurezas magnéticas, sin embargo, la superconductividad triplete en un diamante puede existir incluso cuando se combina con materiales magnéticos. Esto conduce a un funcionamiento más eficiente y multifuncional del material, "explica Bhattacharyya.

El trabajo del equipo ha sido publicado recientemente en un artículo en la Nueva Revista de Física , titulado "Efectos del acoplamiento Rashba-espín-órbita en películas superconductoras de diamante nanocristalino dopado con boro:evidencia de superconductividad de triplete interfacial". Esta investigación se realizó en colaboración con la Universidad de Oxford (Reino Unido) y Diamond Light Source (Reino Unido). A través de estas colaboraciones, Se pudo visualizar una hermosa disposición atómica de cristales de diamante e interfaces que nunca antes se habían visto, apoyando las primeras afirmaciones de superconductividad 'triplete'.

La prueba práctica de la superconductividad del triplete en diamantes llegó con mucho entusiasmo para Bhattacharyya y su equipo. "Incluso estábamos trabajando el día de Navidad, estábamos tan emocionados "dice Davie Mtsuko.

"Esto es algo que nunca antes se había reclamado en diamantes, ", añade Christopher Coleman. Tanto Mtsuko como Coleman son coautores del artículo.

A pesar de la reputación de los diamantes como un recurso muy raro y caro, se pueden fabricar en un laboratorio utilizando un equipo especializado llamado cámara de deposición de vapor. Wits NSTPL ha desarrollado su propia cámara de deposición de plasma que les permite cultivar diamantes de una calidad superior a la normal, lo que los hace ideales para este tipo de investigación avanzada.

Este hallazgo amplía los usos potenciales del diamante, que ya está bien considerado como un material cuántico. "Toda la tecnología convencional se basa en semiconductores asociados con la carga de electrones. Hasta ahora, tenemos una comprensión decente de cómo interactúan, y cómo controlarlos. Pero cuando tenemos control sobre estados cuánticos como la superconductividad y el entrelazamiento, hay mucha más física en la carga y el giro de los electrones, y esto también viene con nuevas propiedades, ", dice Bhattacharyya." Con la nueva oleada de materiales superconductores como el diamante, la tecnología de silicio tradicional puede ser reemplazada por soluciones rentables y de bajo consumo de energía ".

La inducción de la superconductividad triplete en el diamante es importante para algo más que sus aplicaciones potenciales. Habla de nuestra comprensión fundamental de la física. "Hasta ahora, La superconductividad triplete existe principalmente en teoría, y nuestro estudio nos brinda la oportunidad de probar estos modelos de manera práctica, "dice Bhattacharyya.