Científicos de la Universidad de Cambridge han identificado un componente clave para desvelar el misterio de la superconductividad a temperatura ambiente, de acuerdo con un artículo publicado recientemente en la revista científica Nature.
La búsqueda de la superconductividad a temperatura ambiente ha atraído la atención de los investigadores desde que vieron esta posibilidad hace más de dos décadas. Los materiales que podrían potencialmente transportar la electricidad con una pérdida cero (resistencia) a temperatura ambiente tiene un vasto potencial; alguna de las posibles aplicaciones incluyen trenes súper-rápidos de levitación magnética, imágenes de resonancia magnética (IRM) más eficientes, generadores de energía, transformadores, y líneas de transmisión con menores pérdidas, supercomputadores más potentes, etc.
Desgraciadamente, los científicos han sido incapaces de descifrar cómo los materiales de óxido de cobre superconducen a temperaturas extremadamente frías (tales como las del nitrógeno líquido), mucho menos que los materiales diseñados para superconducir a temperaturas mayores.
Los materiales que se sabe que superconducen a las mayores temperaturas son, inesperadamente, aislantes cerámicos que se comportan como imanes antes de "doparlos" (el método de introducir impurezas en un semiconductor para modificar sus propiedades eléctricas). Al dopar los portadores de carga (huecos o electrones) en estos padres de los aislantes magnéticos, misteriosamente se convierten en superconductores, es decir que los portadores dopados forman pares que transmiten la electricidad sin pérdida.
El obstáculo esencial al que se enfrentan los investigadores en esta área ha sido: ¿cómo un imán que no puede transportar electricidad se transforma en un supreconductor que un conductor perfecto de la electricidad? El equipo de Cambridge ha realizado un avance significativo al tratar de responder esta pregunta.
Los investigadores han descubierto dónde los portadores de carga de "huecos", que desarrollan un papel clave en la superconductividad, se originan en el interior de la estructura electrónica de los superconductores de óxido de cobre. Estos hallazgos son particularmente importantes para el siguiente paso de descifrar el pegamento que une los huecos entre sí y determinar lo que les permite superconducir.
El Dr. Suchitra E. Sebastian, autor principal del estudio, comentó, "Una dificultad del pasado ha sido la de acceder a la microscopía subyacente del sistema una vez que empieza a superconducir. La superconductividad arroja una especie de "velo" sobre el sistema, ocultando su funcionamiento interno a los estudios experimentales. Un avance principal ha sido el uso de grandes campos magnéticos, el cual golpea los huecos a través del velo superconductor, conocidos como vórtices – regiones donde se destruye la superconductividad, a través de los que se puede estudiar la estructura electrónica subyacente.
"Hemos desenterrado con éxito por primera vez en un superconductor de alta temperatura la posición en la estructura electrónica donde los "bolsas" de portadores de huecos dopados se agregan. Nuestros experimentos han realizado de esta forma un importante avance hacia la comprensión de cómo los pares superconductores se forman a partir de estos bolsas de huecos".
Determinando con exactitud dónde se agregan los huecos dopados en la estructura electrónica de estos superconductores, los investigadores han sido capaces de avanzar en la comprensión de dos áreas vitales:
* Un estudio directo que revele la localización y tamaño de las bolsas de huecos es un paso esencial para determinar cómo se unen estar partículas para superconducir.
* Sus experimentos han accedido con éxito a la región intermedia entre el magnetismo y la superconductividad: cuando el velo superconductor se levanta parcialmente, sus experimentos sugieren la existencia de un magnetismo subyacente que da forma a las bolsas de huecos. La interacción entre el magnetismo y la superconductividad está, por tanto, indicada – lo que lleva a que se plantee la siguiente cuestión.
¿Estas formas de orden compiten, con el magnetismo apareciendo en las regiones de vórtices donde se acaba la superconductividad, como sugieren? ¿O se complementan entre sí mediante algún mecanismo más intrincado? Una posibilidad que sugieren para la coexistencia de dos fenómenos físicos muy distintos es que los núcleos de vórtices no superconductores pueden comportarse como un grupo, exhibiendo colectivamente magnetismo mientras que el resto del material superconduce.
FUENTE:
http://www.taringa.net/posts/noticias/1386248/Un-paso-m%C3%A1s-cerca-del-Santo-Grial-de-la-f%C3%ADsica.html
Pablo R Duque M
CRF
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