Una nueva frontera en superconductividad

Por Francisco R. Villatoro, el 22 diciembre, 2014. Categoría(s): Ciencia • Física • Nanotecnología • Nature • Noticias • Physics • Science

Dibujo20141222 ball-and-stick model of an FeSe-SrTiO3 heterostructure - band structure near Fermi energy - Fermi surface - nature phys

A presión atmosférica, el récord de temperatura crítica lo tiene un cuprato, Tc = 133 K. Los pnicturos (compuestos de hierro) son la competencia más directa a los cupratos (compuestos de cobre). ¿Podrá un pnicturo superar el récord de los cupratos? Películas de seleniuro de hierro depositadas sobre titanato de estroncio parecen ser superconductoras con una temperatura crítica de 109 K (la resistencia se anula a dicha temperatura). ¿Será este el primer paso?

La superconductividad en monocapas y heteroestructuras delgadas promete revolucionar el campo en los próximos años, como nos proponen Ivan Bozovic, Charles Ahn, «A new frontier for superconductivity,» Nature Physics 10: 892-895, 28 Nov 2014.

Dibujo20141222 critical temperature superconducting materials - bulk compounds - bilayer heterostructures - nature phys

El origen de la superconductividad en cupratos y pnicturos es un gran misterio. Hay físicos que creen que el origen es común en ambos, pues comparten una estructura en capas, son metales malos y presentan inestabilidades (de espín y de densidad de carga) similares. Otros físicos creen que el origen es diferente, porque los pnicturos no son aislantes como los cupratos y su coherencia electrónica difiere.

En cualquier caso, la estructura cristalina (casi) bidimensional de estos materiales sugiere que el uso de películas delgadas, a veces apiladas formando heteroestructuras, es una línea prometedora tanto para resolver el misterio del origen de la superconductividad de alta temperatura crítica (HTS), como para incrementar la temperatura crítica.

Dibujo20141222 dependence resistance temperature FeSe - SrTiO3 sample - nature phys

Hace dos años, investigadores chinos observaron la HTS en una monocapa de FeSe/STO (una película de FeSe crecida sobre un substrato SrTiO3 cristalino). Su temperatura crítica está entre 53 K y 20 K (pues la pérdida de resistencia eléctrica es suave y sólo se anula a unos 20 K), pero es mucho mayor que la del FeSe, sólo 8 K (aunque crece a 35 K a alta presión).

Un nuevo artículo en Nature Materials ha medido una resistencia nula en FeSe/STO a una temperatura de 109 K (111 ± 4 K). Será necesario verificar que las propiedades magnéticas son las predichas para un superconductor (efecto Meissner o similar), pero el resultado es muy sugerente. Jian-Feng Ge et al., «Superconductivity above 100 K in single-layer ​FeSe films on doped ​SrTiO3,» Nature Materials, AOP 24 Nov 2014arXiv:1406.3435 [cond-mat.supr-con].

Lo que dé de sí este tipo de avances está por ver. En mi opinión es un camino muy prometedor. Nos estamos acercando a ese experimento que dé la pista clave para resolver el misterio. Por supuesto, quizás me confundan los dulces navideños y el espíritu que se respira estos días.

No quiero que nadie se equivoque, no soy experto en superconductividad y sigo los avances desde una posición lejana. Así que no aburriré más y no hablaré más de superconductores hasta el próximo año (menos mal que 2015 se acerca).



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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 22 diciembre, 2014
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