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(noticias nanowerk) Los físicos de RIKEN han encontrado una plataforma ideal para estudiar el comportamiento de los electrones en un material a medida que se acerca a la superconductividad (Examen físico B, “Estado puramente nemático en el superconductor FeSe a base de hierro”). Esto podría ayudar a desarrollar nuevos superconductores que funcionen a temperaturas más cómodas que los existentes.
Los superconductores conducen la corriente eléctrica sin resistencia y se utilizan, por ejemplo, en potentes electroimanes y sensores magnéticos. Sin embargo, como la superconductividad generalmente sólo ocurre a bajas temperaturas, los investigadores están buscando superconductores de alta temperatura que podrían abrir una gama mucho más amplia de aplicaciones. El objetivo final es encontrar materiales que sean superconductores a temperatura ambiente.
La superconductividad en los llamados superconductores convencionales surge del emparejamiento de electrones. Este emparejamiento evita que los electrones se dispersen mientras fluyen a través de un material.
Cuando algunos materiales alcanzan este estado superconductor, entran en una «fase nemática» en la que los electrones se alinean en franjas. «Se cree que la nematicidad está estrechamente relacionada con la superconductividad», explica Yuya Kubota del Centro RIKEN SPring-8. «Sin embargo, aún no se comprende completamente la conexión exacta entre nematicidad y superconductividad».
Para explorar esta conexión, Kubota y sus colegas recurrieron a un material llamado seleniuro de hierro, que sólo es superconductor a una temperatura muy baja de -265 grados Celsius, sólo 8 grados por encima del cero absoluto. Pero la superconductividad a temperaturas más altas se puede lograr aplicando presión o cambiando la composición química del material, lo que podría señalar el camino hacia estrategias más generales para producir superconductores de alta temperatura.
El seleniuro de hierro entra en su fase nemática alrededor de -183 grados Celsius. Durante esta fase, la disposición de los átomos en la red cristalina del material cambia y ciertos electrones pueden asumir diferentes estados de energía. Los investigadores han debatido durante mucho tiempo la importancia relativa de estos factores estructurales y electrónicos en la nematicidad.
El equipo de Kubota ha encontrado ahora una respuesta. Examinaron una película ultrafina de seleniuro de hierro sobre una base de aluminato de lantano que suprimió el cambio estructural tras la transición a la fase nemática.
Los investigadores descubrieron todas las características electrónicas de una transición a la fase nemática, aunque la estructura reticular seguía siendo la misma. Esto sugiere que la fase nemática sólo surge de cambios en los estados energéticos de ciertos electrones.
Los investigadores esperan que su material de película delgada les permita estudiar el comportamiento de los electrones en la fase nemática sin complicar los cambios estructurales asociados. «Esto podría ayudarnos a comprender mejor la relación entre nematicidad y superconductividad, así como el mecanismo de la superconductividad», afirma Kubota. «Y esto, a su vez, podría acelerar la investigación sobre superconductores a temperatura ambiente».
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