Un equipo de investigadores del Boston College liderador por la Profesora Asistente Vidya Madhavan han identificado una explicaci贸n alternativa para los or铆genes microsc贸picos del 鈥減egamento鈥 que une los electrones durante la superconductividad a alta temperatura, de acuerdo con los resultados publicados en la edici贸n del 13 de diciembre de la revista cient铆fica Nature.
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| Efecto Meissner en un superconductor |
Investigando el tema altamente debatido de la superconductividad a altas temperaturas, Madhavan y sus colegas identificaron una se帽al de la entidad cu谩ntica conocida como esp铆n, en contra de la energ铆a vibratoria previamente identificada como potencial explicaci贸n para el 鈥減egamento鈥 que une los electrones.
鈥淓l hecho de que esta firma exista es importante debido a que es un potencial candidato para este pegamento que une a los electrones en un estado de superconductividad a altas temperaturas鈥, dijo Madhavan, experimentadora de materia condensada que ha permanecido en el Boston College durante los 煤ltimos cinco a帽os.
鈥淎plicando nuestra herramienta de investigaci贸n 鈥 la microscopia de tunelado por escaneo 鈥 a un material que no ha sido estudiado con anterioridad, tenemos una nueva ventana a esta pregunta cr铆tica de qu茅 es lo que mantiene unidos a los electrones durante la superconductividad鈥, dijo Madhavan.
A pesar de su descubrimiento hace 20 a帽os, los superconductores a alta temperatura a煤n guardan muchos misterios a los cient铆ficos. La promesa de la superconductividad es la transmisi贸n ultraeficiente de la electricidad 鈥 lo que en 煤ltimo t茅rmino redefine el uso de la energ铆a y un incontable n煤mero de otros procesos. Lograr un estado de superconductividad 鈥 el punto donde se unen electrones normalmente imposibles de unir 鈥 s贸lo tiene lugar a temperaturas extremadamente fr铆as, aproximadamente 100 grados Kelvin 鈥 unas cinco veces el fr铆o que experimentamos a 0 grados Celsius.
Madhavan y su equipo de colaboradores del Boston College 鈥 Francis C. Niestemski, Shankar Kunwar, Sen Zhou, el Profesor Hong Ding, y el Profesor Ziqiang Wang, junto con Pengcheng Dai y Shiliang Li de la Universidad de Tennessee 鈥 necesitaron ocho meses de experimentaci贸n en el laboratorio de Higgins Hall. All铆, el equipo us贸 la microscopia de tunelado de escaneo (STM) para examinar c贸mo los electrones se comportan en un material superconductor cuando son s煤per-enfriados con helio l铆quido y estudiados con un min煤sculo flujo de corriente el茅ctrica de nanoamperios.
La mayor铆a de los materiales superconductores estudiados hasta ahora estaban 鈥渄opados con huecos鈥 lo que significa que los electrones eran eliminados de los planos de 贸xido de cobre 鈥 las 谩reas responsables para la superconductividad 鈥 dejando tras ellos huecos los cuales proceden a superconducir. Pero existe otra familia de materiales conocida como superconductores dopados con electrones, donde los electrones son a帽adidos a los planos de 贸xido de cobre. Los cient铆ficos sospechan que los materiales dopados con electrones deber铆an ser similares a los dopados con huecos dado que la superconductividad tiene lugar en los mismos planos de 贸xido de cobre en ambos materiales. Pero existen muy pocos estudios sobre estos materiales dopados con electrones.
Usando materiales dopados con huecos, los investigadores han encontrados signos de que las vibraciones entrelazadas, o fonones, estaban implicadas en la superconductividad y pueden incluso ser el desconocido 鈥減egamento鈥 que une los electrones.
El equipo de Madhavan hace la primera incursi贸n en el estudio de un material dopado con electrones (conocido como PLCCO) usando STM, el cual depende puramente de un fen贸meno cu谩ntico conocido como 鈥渢unelado鈥. STM permiti贸 a los investigadores tomar im谩genes y estudiar las propiedades electr贸nicas del material a la escala de 谩tomos individuales.
Las medidas del STM revelaron una firma de las excitaciones que podr铆an originarse a partir del esp铆n en lugar de las vibraciones del entramado, confirmando por primera vez las teor铆as sobre que las excitaciones del esp铆n deber铆an ser consideradas cr铆ticas como el 鈥減egamento鈥漝e la superconductividad a alta temperatura.
Madhavan compara el descubrimiento del equipo con hallar s贸lo una peque帽a parte de un rompecabezas. Pero en el campo de la superconductividad, los peque帽os descubrimientos son importante dado hacen avanzar el campo cada vez m谩s cerca descubrimiento de una teor铆a microsc贸pica de gu铆a que pueda explicar la superconductividad o el esquivo pegamento de su n煤cleo.
Puede que no exista una 煤nica explicaci贸n para el acoplamiento electr贸nico, de tal forma que los cient铆ficos tendr谩n que reevaluar las posibles explicaciones de la naturaleza de la superconductividad en su intento de descubrir los misterios f铆sicos tras el prometedor, aunque esquivo, fen贸meno.
鈥淰er el trabajo de los profesores e investigadores del Departamento de F铆sica del Boston College en la revista Nature es un reconocimiento del destacado trabajo de gran calidad realizado por los Profesores Madhavan, Ding y Wang鈥, dijo el Catedr谩tico del Departamento de F铆sica, Profesor Michael Naughton. 鈥淓ste es el 煤ltimo avance en ciencias naturales que surge del Boston College y refleja los resultados de nuestra inversi贸n estrat茅gica en instalaciones y profesorado en estas 谩reas鈥.
Fecha Original: 20 de diciembre de 2007
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