Los superconductores son materiales que conducen la electricidad sin resistencia, lo que los hace prometedores para diversas aplicaciones, como trenes de alta velocidad, líneas eléctricas de bajo consumo e imágenes médicas. Los superconductores a base de hierro, descubiertos en 2008, son una clase de materiales que tienen el potencial de funcionar a temperaturas más altas que los superconductores convencionales, reduciendo así las pérdidas de energía.
En el estudio, publicado en la revista "Nature Physics", los investigadores investigaron la estructura electrónica de superconductores a base de hierro utilizando una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión con resolución de ángulo (ARPES). Esta técnica les permitió medir la energía y el impulso de los electrones dentro del material, proporcionando información sobre las propiedades electrónicas del material y los mecanismos que dan lugar a la superconductividad.
Sorprendentemente, el equipo observó una asimetría distintiva en la estructura electrónica, particularmente en la disposición de los electrones alrededor de los átomos de hierro. Esta asimetría desafió los modelos teóricos existentes, que habían predicho una disposición más simétrica.
"La asimetría electrónica observada era como una huella digital que no podía explicarse mediante ninguna de las teorías actuales", dijo el autor principal, el Dr. Alexander Fedorov, del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido.
Para obtener una comprensión más profunda, los investigadores realizaron experimentos y cálculos teóricos adicionales. Descubrieron que la asimetría surge de las interacciones entre los electrones y las vibraciones de la red dentro del material. Estas interacciones modifican la estructura electrónica, dando lugar a la asimetría observada.
El descubrimiento de esta asimetría electrónica podría tener importantes implicaciones para el desarrollo de nuevos superconductores. Al comprender y controlar estas interacciones electrónicas, los científicos podrán diseñar materiales con temperaturas de transición superconductoras aún más altas y un rendimiento mejorado.
"Nuestros hallazgos proporcionan una nueva perspectiva sobre las propiedades electrónicas y los mecanismos de la superconductividad en materiales a base de hierro", dijo el coautor Dr. Philipp Gegenwart, director del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido. "Allanan el camino para el desarrollo de materiales superconductores más eficientes para diversas aplicaciones".
Se necesitan más investigaciones para explorar las consecuencias de esta asimetría electrónica e identificar otros factores que influyen en la superconductividad en materiales a base de hierro. En última instancia, esto podría conducir a la creación de superconductores altamente eficientes que funcionen a temperaturas cercanas a la ambiente, revolucionando las tecnologías en los campos de la energía, el transporte y la medicina.
