Investigadores de la Fundación para la Investigación Fundamental sobre la Materia FOM, la Universidad de Amsterdam UvA y el Instituto de Ciencia de Materiales en Tsukuba Japón han descubierto un nuevo estado cuántico excepcional dentro de un material superconductor. Este estado cuántico excepcional escaracterizado por una simetría rotacional rota; en otras palabras, si convierte el material en un campo magnético, la superconductividad no es la misma en todas partes del material.
El material en el que se descubrió el nuevo estado cuántico es seleniuro de bismuto, o Bi2Se3. Este material es un aislador topológico. Este grupo de materiales exhibe una calidad extraña: no conducen electricidad en el interior, sino solo en su superficieAdemás, los investigadores pueden hacer que el material sea aún más excepcional: al agregar una pequeña cantidad de estroncio al seleniuro de bismuto, el material se transforma en un superconductor. Esto significa que el material puede conducir la electricidad extremadamente bien a bajas temperaturas porquela resistencia eléctrica ha desaparecido por completo
La superconductividad puede explicarse por el comportamiento de los electrones dentro del material. En un superconductor, ciertos electrones buscan una pareja y se combinan en pares. Estos pares, los llamados pares de Cooper, pueden moverse a través del material sin resistencia o pérdida de energía.
El equipo de investigación colocó el material en un campo magnético que suprime las propiedades superconductoras del material. El seleniuro de bismuto tiene una estructura cristalina en capas, y el campo magnético que usaron los investigadores se dirigió paralelo al plano de estas capas. Por lo general, produceno hay diferencia en qué dirección apunta el campo magnético porque la supresión es la misma en todas las direcciones. Sin embargo, los investigadores descubrieron que este no es el caso con su material excepcional. Cuando giraron el campo magnético en el plano de las capas,descubrió que la superconductividad se suprimía en mayor o menor medida, según la dirección en la que apuntara el campo. En otras palabras, se rompió la simetría rotacional del material.
El fenómeno de la simetría rota solo puede explicarse si los electrones en este material forman pares especiales de Cooper, concretamente pares de espín-triplete, en lugar de los pares de espín-singlete habituales. Dichos pares de Cooper pueden adoptar una dirección preferida dentro del cristal.
Los investigadores de UvA en el equipo son la Dra. Anne Visser y la Dra. Yingkai Huang, ambas afiliadas al grupo Quantum Electron Matter del Instituto Van der Waals-Zeeman de la UvA. El FOM está representado por los investigadores de doctorado Yu Pan y Artem NikitinEl equipo señala que el descubrimiento de este material excepcional forma una herramienta de laboratorio única. El superconductor permitirá a los físicos estudiar los efectos cuánticos excepcionales de la superconductividad topológica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universiteit van Amsterdam UVA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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