Científicos revelan el secreto de los superconductores

Los superconductores son materiales que pueden transportar la corriente eléctrica con resistencia cero y que pueden ser utilizados en una amplia gama de aplicaciones, pero el hecho de que todavía no se haya logrado comprender dónde se originan estas propiedades, hizo del proceso de identificación de nuevos materiales una tarea bastante singular.

El enorme potencial tecnológico de los superconductores de alta temperatura es enorme, puesto que podrían ser utilizados en redes eléctricas sin pérdidas de energía, superordenadores de última generación y trenes de levitación.

En estos días, investigadores de la Universidad de Cambridge, han descubierto que las ondas de electrones, conocidas como ondas de densidad de carga, crean 'bolsillos' retorcidos de electrones en estos materiales, de los cuales emerge la superconductividad.

Los superconductores de baja temperatura, o convencionales, se identificaron por primera vez en el siglo 20, pero estos materiales requieren que se les enfríe cerca del cero absoluto, antes de que comiencen a mostrar sus capacidades superconductoras. En cambio, los superconductores de alta temperatura pueden mostrar las mismas propiedades a temperaturas mayores, lo que les hace mucho más adecuados para muchas aplicaciones prácticas.

En un superconductor, como en cualquier dispositivo electrónico, la corriente fluye a través de la carga de un electrón. Lo que hace diferente a los superconductores es que, en ellos, los electrones viajan en pares estrechamente unidos. Pero, cuando estos viajan por su cuenta, los electrones tienden a chocar entre sí, ocasionando la pérdida de energía. Cuando se los combina o une, los electrones se mueven suavemente a través de la estructura de un superconductor, por lo cual son capaces de transportar corriente sin resistencia. Y si se mantiene la temperatura lo suficientemente baja, los pares de electrones se mueven a través de ella indefinidamente.

La clave para los superconductores convencionales son las interacciones de los electrones con la estructura del material. Estas interacciones generan una especie de "pegamento" que mantiene a los electrones juntos. La fuerza de este pegamento está directamente relacionada con la fuerza del superconductor, y cuando el superconductor se expone a un aumento de la temperatura o del campo magnético de fuerza, el pegamento se debilita, los pares de electrones se separan y la superconductividad se pierde.

Los investigadores señalan que uno de los problemas con los superconductores de alta temperatura, es que no se conoce cómo encontrar otros nuevos, porque no se sabe cuáles son los elementos que son responsables de la creación de la superconductividad de alta temperatura. Se sabe que hay una especie de pegamento que hace que los electrones se emparejen, pero se desconoce que es ese pegamento, informaron.

Con el fin de descifrar lo que hace que los superconductores de alta temperatura tengan esas ventajas, los investigadores trabajaron para determinar qué propiedades que tienen los materiales en su estado normal, no superconductor, pueden ser capaces de generar la superconductividad. Están tratando de entender qué tipo de interacciones suceden en el material antes de que los electrones se emparejen, ya que una de estas interacciones debe ser responsable de la generación del elemento que los une. Una vez que los electrones ya están emparejados, es difícil saber lo que les hizo juntarse en parejas. Pero, si se puede conocer las características de los pares separados, entonces se podrá ver lo sucede en los electrones y así será posible entender de donde surge la superconductividad, dicen.

Superconductividad, además, tiende a anular otras propiedades. Por ejemplo, si en su estado normal, un superconductor era un imán, la supresión del magnetismo puede dar lugar a la superconductividad. Así determinar el estado normal de un superconductor, haría que el proceso de identificación de otros nuevos materiales sea mucho menos al azar, se sabría qué tipo de materiales buscar.

Los experimentos fueron finalmente capaces de resolver el misterio que rodea el origen de esos ‘bolsillos’ de electrones que crean la superconductividad, utilizando campos magnéticos fuertes. Se encontró un peculiar ‘bolsillo’ ondulante y trenzado cuya geometría es similar a los ladrillos Jenga, donde cada capa va en una dirección diferente a la de arriba o debajo de ella, dijeron los científicos.