La superconductividad a alta temperatura es una especie de santo grial para los investigadores que estudian materiales cuánticos. Los superconductores, que conducen la electricidad sin disipar energía, prometen revolucionar nuestros sistemas de energía y telecomunicaciones. Sin embargo, los superconductores generalmente funcionan a temperaturas extremadamente bajas, lo que requiere congeladores elaborados o refrigerantes costosos. Por esta razón, los científicos han estado trabajando incansablemente para comprender los mecanismos fundamentales en la base de la superconductividad de alta temperatura con el objetivo final de diseñar y diseñar nuevos materiales cuánticos superconductores cerca de la temperatura ambiente.

Fabio Boschini, profesor del Institut national de la recherche scientifique (INRS), y científicos norteamericanos estudiaron la dinámica del superconductor óxido de itrio, bario y cobre (YBCO), que ofrece superconductividad a temperaturas más altas de lo normal, a través de resonancia resuelta en el tiempo. Dispersión de rayos X en el láser de electrones libres Linac Coherent Light Source (LCLS), SLAC (EE. UU.). La investigación fue publicada el 19 de mayo en Science . En este nuevo estudio, los investigadores han podido rastrear cómo reaccionan las ondas de densidad de carga en YBCO ante una "extinción" repentina de la superconductividad, inducida por un pulso láser intenso.

"Estamos aprendiendo que las ondas de densidad de carga (electrones autoorganizados que se comportan como ondas en el agua) y la superconductividad interactúan a escala nanométrica en escalas de tiempo ultrarrápidas. Existe una conexión muy profunda entre la aparición de la superconductividad y las ondas de densidad de carga", dice Fabio Boschini, co -investigador de este proyecto e investigador afiliado en el Instituto de Materia Cuántica Stewart Blusson (Blusson QMI).

"Hasta hace unos años, los investigadores subestimaron la importancia de la dinámica dentro de estos materiales", dijo Giacomo Coslovich, investigador principal y científico del personal del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en California. "Hasta que surgió esta colaboración, realmente no teníamos las herramientas para evaluar la dinámica de ondas de densidad de carga en estos materiales. La oportunidad de observar la evolución del orden de carga solo es posible gracias a equipos como el nuestro que comparten recursos, y por la uso de un láser de electrones libres para ofrecer una nueva visión de las propiedades dinámicas de la materia".

Debido a una mejor imagen de las interacciones dinámicas que subyacen a los superconductores de alta temperatura, los investigadores son optimistas de que pueden trabajar con físicos teóricos para desarrollar un marco para una comprensión más matizada de cómo surge la superconductividad de alta temperatura.

La colaboración es clave

El presente trabajo surgió de una colaboración de investigadores de varios centros de investigación y líneas de luz líderes. "Comenzamos a realizar nuestros primeros experimentos a fines de 2015 con la primera caracterización del material en Canadian Light Source, dice Boschini. Con el tiempo, el proyecto involucró a muchos investigadores de Blusson QMI, como MengXing Na, a quien asesoré y presenté. a este trabajo. Ella fue parte integral del análisis de datos".

"Este trabajo es significativo por varias razones, pero también muestra la importancia de formar colaboraciones y relaciones duraderas y significativas", dijo Na. "Algunos proyectos toman mucho tiempo, y es un mérito del liderazgo y la perseverancia de Giacomo que tenemos aquí".

El proyecto ha vinculado al menos a tres generaciones de científicos, siguiendo a algunos a medida que avanzaban en sus carreras posdoctorales y en puestos docentes. Los investigadores están entusiasmados por ampliar este trabajo mediante el uso de la luz como botón óptico para controlar el estado de encendido y apagado de la superconductividad. + Explora más

Un estudio plantea nuevas posibilidades para activar la superconductividad a temperatura ambiente con la luz