Ciencia Kanija

Esta imagen muestra una estructura enlazada de átomos de cobre y oxígeno en un plano dentro del cuprato. (Imagen: Cortesía del Laboratorio Yazdani)

Un equipo de investigación liderado por Princeton ha revelado una sorprendente información sobre cómo el comportamiento de los electrones influye en la conducción de la electricidad en un tipo de superconductores de alta temperatura. Una mejor comprensión de este mecanismo podría algún día transformar un número de tecnologías, incluyendo la transmisión de energía eléctrica.

El emparejamiento de electrones, que normalmente se repelen entre sí, es un prerrequisito conocido para la superconductividad – la capacidad de ciertos materiales de conducir la electricidad sin resistencia.
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Es un sólido que no es sólido — puede fluir sin esfuerzo a través de la materia normal como si no estuviese allí. Esto es en principio un supersólido, pero durante al menos cinco años el verdadero origen de este estado de la materia, si es que es efectivamente real, ha desafiado las mentes y la destreza experimental de los físicos.

Ahora dos estudios realizados por investigadores en los Estados Unidos están dando una nueva perspectiva sobre el misterio, aunque está lejos de resolverse.
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¿Prueba sólida? Un gas ultrafrío de átomos de rubidio muestra una ordenación parecida a la cristalina de regiones magnéticas, haciendo posible un material supersólido. Crédito: M. Vengalattore et al., arXiv.org (24 de enero de 2009)

Hace cinco años, investigadores de los Estados Unidos vieron las primeras pruebas de un “supersólido”, un extraño estado de la materia en el que cristales de helio ultrafrío podían fluir como un líquido sin viscosidad. Pero las pruebas de la supersolidez del helio no eran irrefutables. Ahora, existe un nuevo contendiente para la afirmación de la supersolidez. En el reunión de la Sociedad Física Americana, Dan Stamper-Kurn,físico de la Universidad de California en Berkeley, informó de las pruebas de que un gas de átomos de rubidio podía formar un supersólido. De mantenerse las nuevas observaciones, podría llevarnos a un nuevo tipo de materiales ideales para la comprensión del comportamiento cuántico de la materia.
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Una aleación imposible entre cerio y aluminio se hace posible.

Lo que en una ocasión había sido imposible se ha mostrado ahora que es posible – una aleación entre dos elementos incompatibles.

Un equipo de investigación liderado por el Profesor H.K. Mao de la Institución Carnegie de Washington y el Profesor Rajeev Ahuja de la UU han usado experimentos de alta presión y cálculos teóricos para estudiar el comportamiento del Ce₃Al bajo alta presión.

“Quedamos sorprendidos al encontrar que el cerio y el aluminio formaban lo que se conoce como aleación sustitutiva bajo alta presión. La formación de estas aleaciones ha estado limitada a elementos parecidos en su radio atómico y electronegatividad hasta el momento”, dice el Profesor Rajeev Ahuja de la Universidad de Uppsala.
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La teoría hace predicciones sobre los últimos superconductores de alta temperatura.

Un equipo internacional de físicos de los Estados Unidos y China ofrecieron esta semana una nueva teoría para explicar y predecir el complejo comportamiento cuántico de una nueva clase de superconductores de alta temperatura.

Los hallazgos, que se publicaron on-line esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, tratan de materiales conocidos como pníctidos de hierro. El descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura en los pníctidos hace un año es de gran ayuda para los físicos que han sufrido durante más de una década para explicar el fenómeno basándose en observaciones de unos superconductores basados en el cobre conocidos como cupratos.
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Estructura de la Lonsdaleita

Durante miles era algo conocido que el diamante era el material más duro de la naturaleza. Entonces, hace dos años, un material compuesto que contenía el mineral wurtzita BN se demostró que tenía la misma resistencia a las hendiduras que el diamante.

Ahora, un trabajo teórico de investigadores de China y Estados Unidos sugiere que la wurtzita BN pura es significativamente más dura que el diamante. También predicen que la Lonsdaleita — con una estructura estrechamente relacionada a la wurtzita — podría, bajo presión, hacerse un 58% más dura que el diamante, un nuevo récord mundial (PRL:102.05503).

Hong Sun de la Universidad de Shanghai y sus colegas informan de que el propio acto de hendir la wurtzita-BN puede forzarla a que pasar por una transformación de fase hacia una nueva estructura cristalina con una súper-fuerza.
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Material acústico doblemente negativo

Los físicos han generado una gran excitación en los últimos años inventando materiales especialmente diseñador con novedosas aplicaciones como capas de invisibilidad. Es más, algunos de estos “metamateriales” han sido construidos en el laboratorio y mostraron funcionar a lo largo de un estrecho rango de longitudes de onda electromagnéticas. Ahora, un grupo de investigadores de Corea y China han creado un metamaterial acústico el cual provoca el extraño efecto de invertir el efecto Doppler. Este es un hito importante hacia la capa acústica, dicen los investigadores.
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Investigadores de la Universidad de Manchester han producido un nuevo e innovador material, el grafano, que ha sido derivado a partir del grafeno.

El grafeno, que fue descubierto por la misma universidad en 2004, es un cristal de un átomo de grosor con propiedades conductivas inusualmente altas, el cual se ha convertido rápidamente en uno de los temas más candentes de la física y la ciencia de los materiales. También se ha propuesto para un número de aplicaciones futuras en electrónica y fotónica.

Pero en una investigación publicada hoy (viernes 30 de enero de 2009) el Profesor Andre Geim y la Dra. Kostya Novoselov, que lideran el grupo que descubrió el grafeno en 2004, sugieren que su uso podría ser mucho mayor.
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Levitación magnética en un superconductor

Experimentos de dispersión de neutrones han revelado una pista importante sobre por qué una familia recientemente descubierta de materiales basados en hierro superconducen a temperaturas relativamente altas. Estas medidas fueron realizadas por investigadores de los Estados Unidos y el Reino Unido y demuestran que el “hueco de energía de superconducción” en tales materiales es distinto al que encontramos en los superconductores de cuprato. Esto sugiere que está en funcionamiento un nuevo mecanismo de superconductividad.
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Algunos átomos en un sólido similar al vidrio podrían fluir con una fricción cero.

Imagina un fluido que fluye tanto perfectamente como nada en absoluto. Un maestro Zen podría proponer tal acertijo, pero en una nueva prueba teórica, los físicos han demostrado que tal estado paradójico de la materia puede existir en realidad.

Se conoce como supervidrio — “súper” en el mismo sentido que los superconductores y los superfluidos, lo cual es como decir que tienen escondida cierta extrañeza cuántica.
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