Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Ames y del Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC del Departamento de Energía de EE. UU. ha proporcionado nuevos datos y análisis sobre niquelatos de capa infinita. Este material es una clase recientemente descubierta de superconductores no convencionales. Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo funcionan estos superconductores y en qué se diferencian de otros superconductores.
El artículo "Evidencia de la superconductividad de la onda D de niquelatos de capa infinita a partir de electrodinámica de baja energía" se ha publicado en Nature Materials. .
La superconductividad es cuando un material conduce electricidad sin pérdida de energía por debajo de una temperatura crítica. Los superconductores se utilizan en tecnología como máquinas de resonancia magnética y computadoras cuánticas.
Hay dos tipos de superconductores, convencionales y no convencionales. La principal diferencia entre los dos tipos es la temperatura crítica. Los superconductores convencionales suelen funcionar a temperaturas ultrabajas. Muchos superconductores no convencionales funcionan a temperaturas más altas (aunque todavía muy bajas). Los investigadores buscan temperaturas más altas para abrir nuevos usos a los superconductores, pero también para revelar los mecanismos que dan lugar a estos comportamientos no convencionales.
Según Jigang Wang, científico del Ames Lab, los superconductores también son diferentes a nivel electrónico. Cuando un superconductor alcanza su temperatura crítica, se forman pares de electrones llamados pares de Cooper. Estos pares de Cooper crean una brecha superconductora. Esta brecha es la energía mínima necesaria para que los electrones se muevan individualmente.
En los superconductores convencionales, la brecha es del mismo tamaño en todas las direcciones (por ejemplo, en la superconductividad de onda S). Sin embargo, en los superconductores no convencionales, el tamaño del espacio puede ser diferente dependiendo de la dirección en la que fluyen los electrones (por ejemplo, en la superconductividad de onda D).
"Uno de los superconductores no convencionales más recientes y potencialmente innovadores son los niquelatos de capa infinita", dijo Bing Cheng, investigador postdoctoral en el laboratorio de Wang. Este material fue descubierto originalmente por Harold Hwang en SLAC, también parte del equipo de investigación.
Los niquelatos de capa infinita son extremadamente delgados y complejos y existen como películas sobre otros materiales. Estas propiedades dificultan el uso de herramientas convencionales para investigar las propiedades fundamentales de estos superconductores.
Para abordar este desafío, el equipo de Wang en Ames Lab utilizó su experiencia en espectroscopia de ondas de terahercios para examinar los niquelatos. Con estas herramientas, midieron los tamaños de los espacios y descubrieron rápidas fluctuaciones superconductoras cuando el material está cerca o por encima de su temperatura crítica.
Sus resultados confirmaron que el material tiene una superconductividad de onda D, similar a algunos superconductores no convencionales identificados por Zhi-Xun Shen, miembro del equipo de la Universidad de Stanford. Shen ha dedicado más de tres décadas a desentrañar los secretos de la superconductividad de la onda D.
Según Wang, comprender la naturaleza de la superconductividad no convencional sigue siendo uno de los mayores desafíos en la física de materiales y materia condensada en la actualidad. "Todavía hay debates sobre qué es lo que une los electrones en los pares de Cooper", dijo. Sin embargo, comprender estos niquelatos podría ofrecer una solución a este antiguo enigma.
Más información: Bing Cheng et al, Evidencia de la superconductividad de onda D de niquelatos de capa infinita a partir de electrodinámica de baja energía, Nature Materials (2024). DOI:10.1038/s41563-023-01766-z
Información de la revista: Materiales naturales
Proporcionado por el Laboratorio Nacional Ames
