Primeros indicios de superconductividad en un niquelato

Por Francisco R. Villatoro, el 29 agosto, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Nanotecnología • Nature • Noticias • Physics • Science ✎ 1

En teoría, los niquelatos (óxidos de níquel) deberían ser superconductores como los cupratos (óxidos de cobre); . A pesar de que su estructura cristalina y sus bandas electrónicas son muy similares, la búsqueda de un niquelato superconductor ha sido infructuosa, hasta ahora. Se publican en Nature  los primeros indicios de que un niquelato de neodimio y estroncio, Nd0.8Sr0.2NiO2, superconduce con una temperatura crítica entre 9 y 15 K. La gran diferencia con los cupratos es que este material no presenta signos de orden magnético (por encima de 1.7 K). Quizás el orden magnético no está implicado en el origen de la  superconductividad de alta temperatura (en contra de lo que se pensaba). O quizás el mecanismo de superconducción es diferente en niquelatos y cupratos.

Se ha dopado con huecos una nanopelícula delgada de NdNiO2 (20 nm de grosor) sobre un sustrato de SrTiO3 reemplazando el 20% de los iones Nd3+ por iones Sr2+, obteniendo una fase de tipo perovskita. Mediante una reducción con CaH2 a baja temperatura se ha logrado una transición de fase desde la perovskita a una estructura de infinitas capas (infinite-layer phase), en la que se ha observado la superconductividad; el cambio de fase se ha confirmado con difracción de rayos X. El niquelato Nd0.8Sr0.2NiO2  en su fase de infinitas capas es metálico por encima de la temperatura crítica; parece que la profundidad de penetración de London es muy grande (λL ~ O(1) μm) comparada con el grosor de la película. Además, este niquelato parece un superconductor de tipo II (lo que permitirá fabricar imanes superconductores).

No se sabe aún si el mecanismo que explica la superconductividad en este niquelato es similar al de los cupratos. La ausencia de orden magnético en el niquelato sin dopar (NdNiO2) sugiere un mecanismo diferente. Pero se requieren futuros estudios para confirmar esta hipótesis; quizás el orden antiferromagnético en los cupratos no es tan relevante como se piensa. Sin lugar a dudas los niquelatos nos ofrecerán información muy relevante sobre la superconductividad a alta temperatura. El artículo es Danfeng Li, Kyuho Lee, …, Harold Y. Hwang, “Superconductivity in an infinite-layer nickelate,” Nature 572: 624-627 (28 Aug 2019), doi: 10.1038/s41586-019-1496-5; más información en George A. Sawatzky, “Superconductivity seen in a non-magnetic nickel oxide,” Nature 572: 592-593 (28 Aug 2019), doi: 10.1038/d41586-019-02518-3.



1 Comentario

  1. En un artículo, publicado en Nature, y escrito por de Pines, Monthoux y Lonzarich la atracción entre electrones que puede dar lugar a la superconductividad puede darse sin necesidad de la ayuda de fonones en materiales con ciertas propiedades antiferromagnéticas. En los materiales antiferromagnéticos los spines se ordenan de tal manera que alteran los dos posibles valores de su spin.

    Según estos autores en algunos tipos de materiales podría darse la superconductividad mediada mediante este mecanismo y a una temperatura sustancialmente superior a la de los superconductores tradicionales que están mediados por fonones.

    Entre los materiales que se sospecha que no usan la mediación de fonones están los superconductores de electrones pesados, ciertos materiales orgánicos y los materiales hechos de óxidos de cobre como el Ybacuo, que mantienen la superconductividad a temperatura del nitrógeno líquido.

    Según uno de los autores si alguna vez se descubre un superconductor a temperatura ambiente (el santo Grial de la superconductividad) será un material de este tipo que presenta superconducción sin necesidad de mediación fonónica.

    Pero, ¿podrían estar, estas conclusiones equivocadas, tal y como lo estuvo la regla empirica de I.M. Chapnick, de electrones y huecos?.

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