(NC&T) Si se pudiera hacer que los superconductores funcionasen a temperaturas tan altas como la temperatura ambiente, podrían tener aplicaciones ilimitadas. Pero primero, los científicos necesitan aprender mucho más sobre cómo operan los materiales de ese tipo.
Empleando un nuevo método, el equipo del MIT ha hecho un sorprendente descubrimiento que puede derribar las teorías sobre el estado de la materia en el que se encuentran los materiales superconductores antes de que empiecen a superconducir.
La mayoría de los superconductores sólo superconducen a temperaturas cercanas al cero absoluto, pero hace unos 20 años, se descubrió que algunas cerámicas pueden superconducir a temperaturas más altas, aunque normalmente sin subir de los 173 grados Celsius bajo cero.
Ahora, los superconductores de altas temperaturas están empezando a ser empleados en muchas aplicaciones, incluyendo torres de telefonía móvil y un tren de levitación magnética de demostración. Pero sus aplicaciones potenciales podrían ser mucho más amplias.
Eric Hudson trabaja en esta investigación. (Foto: Donna Coveney)
Los superconductores son superiores a los conductores de metal ordinarios como el cobre porque la corriente no pierde energía, disipada en forma de calor, al fluir a través de ellos, permitiendo mayores densidades de corriente.
En el nuevo estudio, los investigadores del MIT exploraban el estado de la materia en que se encuentra el superconductor cuando su temperatura está sólo un poco por encima de la temperatura a la cual empieza a superconducir.
Cuando un material está en estado de superconducción, todos sus electrones se hallan en el mismo nivel de energía. La gama de los niveles de energías circundantes no disponibles, se denomina gap de superconducción. Éste es un componente crítico de la superconducción, porque impide que los electrones se dispersen, eliminándose así la resistencia y permitiendo el flujo sin impedimentos de la corriente.
Justo antes de la temperatura de transición en la cual un material comienza a superconducir, existe un estado denominado pseudogap. Este estado de la materia no se conoce bien.
Los investigadores decidieron investigar la naturaleza del estado de pseudogap estudiando las propiedades de los estados de los electrones.
Ya se había demostrado que las impurezas naturales en un material superconductor, como un átomo faltante o reemplazado por otro, permiten a los electrones alcanzar niveles de energía que normalmente están dentro del gap de la superconducción. Esto puede observarse utilizando la microscopía STM.
El nuevo estudio del MIT demuestra que la dispersión por las impurezas se produce en el estado del pseudogap, al igual que en el estado de superconducción. Ese hallazgo desafía la teoría de que el pseudogap es sólo un estado precursor del estado de la superconducción, y evidencia que los dos estados pueden coexistir.
Este método de comparar el pseudogap y la superconducción utilizando un microscopio STM podría ayudar a los físicos a comprender por qué ciertos materiales son capaces de alcanzar la superconducción a esas temperaturas relativamente altas.
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