Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han creado un nuevo superconductor con una estructura cristalina quiral mezclando dos materiales, uno con superconductividad pero sin quiralidad y otro con quiralidad pero sin superconductividad.
El nuevo compuesto de platino-iridio-circonio pasa a ser un superconductor en masa por debajo de 2,2 K y se observó que tiene una estructura cristalina quiral mediante difracción de rayos X. Su nuevo enfoque de solución sólida promete acelerar el descubrimiento y la comprensión de nuevos materiales superconductores exóticos.
Los científicos que estudian la superconductividad tienen la misión de comprender cómo la naturaleza exótica de los materiales superconductores surge de su estructura y cómo podríamos controlar la estructura para obtener propiedades deseables.
De los muchos aspectos de la estructura, un desarrollo reciente interesante es la cuestión de la quiralidad. Muchas estructuras tienen una "lateralidad", es decir, no se ven iguales en un espejo. Un efecto de la quiralidad en los superconductores es desencadenar algo llamado acoplamiento asimétrico de órbita de giro (ASOC), un efecto que puede hacer que los superconductores sean más robustos a una alta exposición a campos magnéticos.
Sin embargo, para comprender la quiralidad con mayor profundidad, los científicos necesitan estudiar más superconductores con una estructura quiral. La ruta habitual es buscar compuestos quirales, comprobar si son superconductores o no, enjuagar y repetir:esto es muy ineficaz.
Es por eso que un equipo de la Universidad Metropolitana de Tokio dirigido por el profesor asociado Yoshikazu Mizuguchi ha introducido un enfoque completamente nuevo. En lugar de revisar listas de compuestos, mezclaron dos compuestos con propiedades físicas conocidas, un compuesto de platino y circonio con superconductividad pero sin quiralidad, y un compuesto de iridio y circonio con una estructura quiral, pero sin informes de superconductividad. El trabajo está publicado en el Journal of the American Chemical Society .
Al combinar elementos en una proporción que coincide con una cierta proporción de cada compuesto, pudieron "mezclar y combinar" propiedades físicas de manera efectiva, creando un nuevo material que tenía una estructura cristalina quiral y superconductividad.
El equipo estudió primero diferentes proporciones de mezcla y descubrió que con alrededor del 80% de inclusión de iridio, la proporción de estructura cristalina quiral (en este caso, la estructura P6122 del compuesto quiral de iridio-circonio) aumenta rápidamente a temperatura ambiente. Al enfriar las muestras a bajas temperaturas, pudieron confirmar una superconductividad de hasta alrededor del 85%. Esto dejó una pequeña ventana donde ambas propiedades pueden manifestarse.
Al observar su mezcla del 80%, enfriaron la muestra hasta donde se observó superconductividad y descubrieron que la proporción de estructura quiral aumenta dramáticamente. Claramente, su nuevo compuesto es un superconductor con una estructura quiral.
El equipo también confirmó que la superconductividad surge en masa, no en la superficie. Su trabajo demuestra el poder de un enfoque de "mezclar y combinar" para crear nuevos superconductores exóticos, un impulso dramático y bienvenido en la búsqueda de más materiales y más comprensión.
Más información: Yuto Watanabe et al, Estructura cristalina quiral de baja temperatura y superconductividad en (Pt0.2Ir0.8)3Zr5, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10797
Proporcionado por la Universidad Metropolitana de Tokio
