La ciencia está dando un paso adelante en la búsqueda de superconductores que no requieran presiones ultraaltas para funcionar, gracias a una investigación multinacional dirigida por Xiaojia Chen en la Universidad de Houston.
"Durante mucho tiempo, el objetivo de los investigadores de superconductividad ha sido facilitar o incluso eliminar los controles críticos que actualmente se requieren con respecto a la temperatura y la presión", dijo Chen, profesor de Física M.D. Anderson en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la UH e investigador principal del Centro Texas. para superconductividad en UH.
La evolución hacia la eliminación del manejo especial actual que requiere el material superconductor, que se define como material que ofrece poca o ninguna impedancia de resistencia eléctrica o campos magnéticos, sugiere que el potencial de aumentos radicales en la eficiencia de ciertos procesos en investigación, atención médica, La industria y otras empresas comerciales podrían convertirse en realidad en poco tiempo.
Pero actualmente, las condiciones necesarias para una superconductividad exitosa superan los recursos de muchos usuarios potenciales, incluso de muchos laboratorios de investigación.
Chen explica que reducir la presión accesible para la superconductividad es un objetivo importante de los estudios actuales sobre hidruros. "Pero los experimentos todavía tienen dificultades para proporcionar un conjunto de pruebas convincentes", afirmó.
"Por ejemplo, se ha informado que los hidruros de tierras raras exhiben superconductividad cerca de la temperatura ambiente. Esto se basa en las observaciones de dos características esenciales:el estado de resistencia cero y el efecto Meissner", dijo Chen.
(El efecto Meissner, descubierto en 1933, reconoce una disminución o reversión del magnetismo a medida que un material alcanza superconductividad, lo que proporciona a los físicos un método para medir el cambio).
"Sin embargo, estos materiales superconductores de tierras raras funcionan en el objetivo sólo a presiones extremadamente altas. Para avanzar, tenemos que reducir la presión de síntesis lo más bajo posible, idealmente a las condiciones atmosféricas", explicó Chen.
El equipo de Chen encontró su gran avance con la elección de medios conductores:aleaciones de hidruros, que son sustancias metálicas fabricadas en laboratorio que incluyen moléculas de hidrógeno con dos electrones. En concreto, trabajaron con hidruros de itrio-cerio (Y0,5 Ce0,5 H9 ) e hidruros de lantano-cerio (La0,5 Ce0,5 H10 ).
Se consideró que la inclusión de cerio (Ce) marcaba una diferencia clave.
"Estas observaciones se sugirieron debido al efecto mejorado de precompresión química mediante la introducción del elemento Ce en estos superhidruros", explicó Chen.
Dos artículos de revistas detallan los hallazgos del equipo. El más reciente, en Nature Communications , se centra en los hidruros de itrio-cerio; el otro, en Journal of Physics:Condensed Matter , se concentra en hidruros de lantano y cerio.
El equipo ha descubierto que estos superconductores pueden mantener temperaturas de transición relativamente altas. En otras palabras, los hidruros de lantano-cerio y los hidruros de itrio-cerio son capaces de generar superconductividad en condiciones menos extremas (a una presión más baja pero manteniendo una temperatura de transición relativamente más alta) que lo que se había logrado antes.
"Esto nos hace avanzar en nuestra evolución hacia un medio superconductor viable y relativamente disponible", dijo Chen. "Hemos sometido nuestros hallazgos a múltiples mediciones del transporte eléctrico, difracción de rayos X de sincrotrón, dispersión Raman y cálculos teóricos. Las pruebas confirmaron que nuestros resultados siguen siendo consistentes."
"Este hallazgo apunta a una ruta hacia la superconductividad de alta temperatura que puede ser accesible en muchos entornos de laboratorio actuales", explicó Chen. La investigación sobre hidruros va mucho más allá del estándar reconocido establecido por los óxidos de cobre (también conocidos como cupratos).
"Todavía tenemos un camino por recorrer para alcanzar condiciones verdaderamente ambientales. El objetivo sigue siendo lograr superconductividad a temperatura ambiente y a una presión equivalente a nuestra familiar atmósfera a nivel del suelo. Así que la investigación continúa", dijo Chen.
Más información: Liu-Cheng Chen et al, Síntesis y superconductividad en hidruros de itrio-cerio a altas presiones, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46133-x
Ge Huang et al, Síntesis de la fase superconductora de La0.5Ce0.5H10 a altas presiones, Journal of Physics:Condensed Matter (2023). DOI:10.1088/1361-648X/ad0915
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Houston
