Ondas de densidad de pares de Cooper en un cuprato

Dibujo20160421 Visualizing the Cooper-pair density wave d-wave HTS tip fabrication for SJTM nature17411-f4

En 1964 se predijo la existencia de ondas de densidad de pares de Cooper en un superconductor. Tras una intensa búsqueda, en 2016 se publica en Nature su primera observación en un cuprato con bismuto, estroncio y calcio (Bi2Sr2CaCu2O8+x). Para lograrlo se ha desarrollado una nueva técnica de microscopia de efecto túnel (STM) basada en el efecto Josephson, bautizada como microscopia de efecto túnel Josephson (SJTM).

Según la teoría BCS de superconductividad (Bardeen–Cooper–Schrieffer, 1957) los pares de Cooper en un superconductor pueden coexistir en dos estados. El estado superconductor propiamente dicho, en el que todos los pares están descritos por la misma función de onda cuántica, como en un condensado de Bose-Einstein o en un superfluido. Y otro estado con momento no nulo en el que los pares de Cooper forman ondas de densidad. Muchos expertos opinan que su observación podría ayudar a entender el origen de la superconductividad a alta temperatura crítica en cupratos.

El artículo es M. H. Hamidian, S. D. Edkins, […] J. C. Séamus Davis, «Detection of a Cooper-pair density wave in Bi2Sr2CaCu2O8+x,» Nature 532, 343–347 (21 Apr 2016), doi: 10.1038/nature17411arXiv:1511.08124 [cond-mat.supr-con]. Recomiendo leer a «Physicists gain new view of superconductor,» Nano Werk, 13 Apr 2016.

 

Dibujo20160421  Fourier transform current Cooper-pair density wave d-wave SJTM nature17411-f4

Las imágenes se han obtenido a una temperatura de 50 mK. El análisis de Fourier de las imágenes SJTM muestra una señal clara de la existencia de las ondas de densidad de pares de Cooper. La amplitud de estas ondas es muy pequeña (un 5% comparada con la del estado condensado de momento nulo), de ahí la dificultad en haberlas observado en el pasado. La parte izquierda de esta figura muestra el espectro de Fourier bidimensional de las ondas con simetría s (s-ondas) predichas por la teoría fenomenológica de Ginzburg–Landau. La parte derecha de esta figura muestra el de las ondas con simetría d (d-ondas), propias de los cupratos, no predichas para los superconductores convencionales.

¿Ayudará la nueva observación a comprender el origen de la superconductividad en cupratos? No lo sabemos aún. Pero no hay que perder la esperanza. Junto con los últimos trabajos sobre la importancia del antiferromagnetismo en la superconductividad de alta temperatura, todo indica que estamos avanzando por el camino correcto. Quizás no falte mucho para que se desvele el misterio.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 21 abril, 2016
Categoría(s): ✓ Física • Nanotecnología • Nature • Noticias • Physics • Science
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