En un descubrimiento sorprendente, un equipo internacional de investigadores, dirigido por científicos del Centro de Materiales Cuánticos de la Universidad de Minnesota, descubrió que las deformaciones en los materiales cuánticos que causan imperfecciones en la estructura cristalina pueden mejorar las propiedades eléctricas y superconductoras del material.

Los descubrimientos innovadores podrían proporcionar una nueva perspectiva para el desarrollo de la próxima generación de dispositivos electrónicos y de computación cuántica.

La investigación acaba de aparecer en Materiales de la naturaleza .

"Los materiales cuánticos tienen propiedades magnéticas y eléctricas inusuales que, si se entiende y se controla, podría revolucionar prácticamente todos los aspectos de la sociedad y permitir sistemas eléctricos de alta eficiencia energética y más rápido, dispositivos electrónicos más precisos, "dijo el coautor del estudio Martin Greven, Distinguido profesor McKnight en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota y Director del Centro de Materiales Cuánticos. "La capacidad de ajustar y modificar las propiedades de los materiales cuánticos es fundamental para los avances tanto en la investigación fundamental como en la tecnología moderna".

La deformación elástica de los materiales ocurre cuando el material se somete a tensión, pero vuelve a su forma original una vez que se elimina la tensión. A diferencia de, La deformación plástica es el cambio irreversible de la forma de un material en respuesta a una tensión aplicada, o más simple, el acto de apretarlo o estirarlo hasta que pierda su forma. La deformación plástica ha sido utilizada por herreros e ingenieros durante miles de años. Un ejemplo de un material con un amplio rango de deformación plástica es la goma de mascar húmeda, que se puede estirar a decenas de veces su longitud original.

Si bien la deformación elástica se ha utilizado ampliamente para estudiar y manipular materiales cuánticos, los efectos de la deformación plástica aún no se han explorado. De hecho, La sabiduría convencional llevaría a los científicos a creer que "apretar" o "estirar" los materiales cuánticos puede eliminar sus propiedades más intrigantes.

En este nuevo estudio pionero, Los investigadores utilizaron la deformación plástica para crear estructuras de defectos periódicos extendidos en un material cuántico prominente conocido como titanato de estroncio (SrTiO ₃ ). Las estructuras defectuosas indujeron cambios en las propiedades eléctricas y aumentaron la superconductividad.

"Estamos bastante sorprendidos con los resultados", dijo Greven. "Entramos en esto pensando que nuestras técnicas realmente estropearían el material. Nunca hubiéramos adivinado que estas imperfecciones realmente mejorarían las propiedades superconductoras de los materiales". Lo que significa que, a temperaturas suficientemente bajas, podría transportar electricidad sin ningún desperdicio de energía ".

Greven dijo que este estudio demuestra la gran promesa de la deformación plástica como herramienta para manipular y crear nuevos materiales cuánticos. Puede conducir a propiedades electrónicas novedosas, incluyendo materiales con alto potencial para aplicaciones en tecnología, él dijo.

Greven también dijo que el nuevo estudio destaca el poder de las sondas de dispersión de rayos X y neutrones de última generación para descifrar las estructuras complejas de los materiales cuánticos y de un enfoque científico que combina el experimento y la teoría.

"Los científicos ahora pueden utilizar estas técnicas y herramientas para estudiar miles de otros materiales, ", Dijo Greven." Espero que descubramos todo tipo de nuevos fenómenos en el camino ".

Además de la Universidad de Minnesota, el equipo incluía investigadores de la Universidad de Zagreb, Croacia; Universidad Ariel, Israel; Universidad de Peking, Beijing, Porcelana; Laboratorio Nacional de Oak Ridge; y Laboratorio Nacional Argonne.