Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio combinaron y diseñaron un nuevo superconductor de aleación de alta entropía (HEA), utilizando datos extensos sobre sustancias superconductoras simples con una estructura cristalina específica. Se sabe que los HEA conservan las características superconductoras hasta presiones extremadamente altas. El nuevo superconductor, Co _0,2 Ni _0,1 Cu _0,1 Rh _0,3 Ir _0,3 Zr ₂ , tiene una transición superconductora a 8K, una temperatura relativamente alta para un HEA. El enfoque del equipo puede aplicarse al descubrimiento de nuevos materiales superconductores con propiedades deseables específicas.

Han pasado más de cien años desde el descubrimiento de la superconductividad, donde se encontró que ciertos materiales mostraban repentinamente una resistencia mínima a las corrientes eléctricas por debajo de una temperatura de transición. A medida que exploramos formas de eliminar el desperdicio de energía, Una forma de reducir drásticamente las pérdidas en la transmisión de energía es una perspectiva fascinante. Pero el uso generalizado de la superconductividad se ve frenado por las demandas de los superconductores existentes, particularmente las bajas temperaturas requeridas. Los científicos necesitan una forma de descubrir nuevos materiales superconductores sin ensayo y error de fuerza bruta, y ajustar las propiedades de las teclas.

Un equipo dirigido por el profesor asociado Yoshikazu Mizuguchi de la Universidad Metropolitana de Tokio ha sido pionero en una "plataforma de descubrimiento" que ya ha llevado al diseño de muchas sustancias superconductoras nuevas. Su método se basa en aleaciones de alta entropía (HEA), donde ciertos sitios en estructuras cristalinas simples pueden ser ocupados por cinco o más elementos. Después de aplicarse a materiales resistentes al calor y dispositivos médicos, Se encontró que ciertos HEA tienen propiedades superconductoras con algunas características excepcionales, particularmente una retención de resistividad cero bajo presiones extremas. El equipo examina bases de datos de materiales e investigaciones de vanguardia y encuentra una variedad de materiales superconductores con una estructura de cristal común pero diferentes elementos en sitios específicos. Luego mezclan y diseñan una estructura que contiene muchos de esos elementos; en todo el cristal, esos "sitios HEA" están ocupados por uno de los elementos mezclados (ver Figura 1). Ya han logrado crear variantes de alta entropía de superconductores de sulfuro de bismuto en capas y compuestos de telururo con una estructura cristalina de cloruro de sodio.

En su último trabajo, se centraron en el aluminuro de cobre (CuAl ₂ ) estructura. Compuestos que combinan un elemento de metal de transición (Tr) y circonio (Zr) en TrZr ₂ con esta estructura se sabe que son superconductores, donde Tr podría ser Sc, Fe, Co, Ni, Cu, Georgia, Rh, Pd, Ejército de reserva, o Ir. El equipo combinó un "cóctel" de estos elementos mediante fusión por arco para crear un nuevo compuesto tipo HEA, Co _0,2 Ni _0,1 Cu _0,1 Rh _0,3 Ir _0,3 Zr ₂ , que mostró propiedades superconductoras. Observaron tanto la resistividad como el calor específico electrónico, la cantidad de energía utilizada por los electrones en el material para elevar la temperatura, e identificó una temperatura de transición de 8.0K. Esto no solo es relativamente alto para un superconductor de tipo HEA, confirmaron que el material tenía el sello de superconductividad "a granel".

El aspecto más emocionante de esto es la amplia gama de otros metales de transición y proporciones que se pueden probar y ajustar para apuntar a temperaturas de transición más altas y otras propiedades deseables. todo sin cambiar la estructura cristalina subyacente. El equipo espera que su éxito conduzca a más descubrimientos de nuevos superconductores tipo HEA en un futuro próximo.