Repulsión entre electrones y superconductividad, ¿dos caras de la misma moneda?
(NC&T) Los expertos han debatido largamente sobre el origen de lo que algunos han imaginado que puede ser un "pegamento" microscópico que une los electrones en parejas de manera que se deslicen juntos con facilidad, superando su repulsión normal, en metales típicos. Debe tratarse del magnetismo, o de las vibraciones en la estructura de la red cristalina del material, o de algo más.
Ahora, los asombrosos resultados de dos años de experimentos llevados a cabo por un grupo de científicos en la Universidad de Princeton, plantean que la superconductividad de altas temperaturas no depende de un "pegamento mágico" que obligue a los electrones a emparejarse. El secreto de la superconductividad, según estos científicos, puede residir en cambio en la capacidad de los electrones de sacar ventaja de su repulsión natural en una situación compleja.
El equipo ha desvelado una inesperada conexión entre la conducta de los electrones cuando se emparejan (un requisito importante para la superconductividad) y la de cuando se repelen entre sí a temperaturas por encima de la crítica que convierte en superconductor al material. Sus experimentos han demostrado que los electrones exhiben un comportamiento característico al rechazarse unos a otros que, aunque parezca extraño, señala su capacidad especial para formar parejas y fluir sin resistencia cuando estos materiales complejos se enfrían a bajas temperaturas.
"Parece que los electrones con la mayor repulsión en una situación son los que más tienden a la superconductividad en la otra", señala Ali Yazdani, profesor de física en la Universidad de Princeton y uno de los autores del estudio.
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| | |  | | Mapas a escala atómica para el estudio de la superconductividad. (Foto: Yazdani Group) |
Los superconductores de altas temperaturas son materiales cerámicos que pueden conducir la electricidad a grandes distancias sin perder ninguna energía, a temperaturas un poco más altas que las de los superconductores tradicionales. También son relativamente baratos de fabricar y tienen un enorme potencial en muchas áreas de la tecnología.
Para su sorpresa, los investigadores encontraron que las ubicaciones atómicas de la muestra donde los electrones exhiben señales de la mayor repulsión entre sí (a temperaturas muy altas) forman los pares de electrones mejor unidos a bajas temperaturas. Esta observación muestra una vinculación que no se ha visto en el comportamiento de los electrones en los materiales superconductores de bajas temperaturas, en los que una mayor repulsión entre los electrones no implica un mejor emparejamiento de los mismos ni una mejor superconductividad.
Si bien estos experimentos no pueden acabar por sí solos con el debate de veinte años sobre las causas de la superconductividad de altas temperaturas, por lo menos han demostrado la importancia de la repulsión entre los electrones en el mecanismo de la superconductividad.
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