La aplicación de campos magnéticos lo suficientemente grandes da como resultado la interrupción de los estados superconductores en los materiales, incluso a temperaturas drásticamente bajas, por lo que los convierte directamente en aisladores, o eso se pensaba tradicionalmente. Ahora, los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech, La Universidad de Tokio y la Universidad de Tohoku informan curiosas transiciones multiestatales de estos superconductores: van del superconductor al metal especial y luego al aislante.
Caracterizados por su resistencia eléctrica cero o, alternativamente, su capacidad para expulsar completamente los campos magnéticos externos, los superconductores tienen perspectivas fascinantes tanto para la física fundamental como para las aplicaciones, por ejemplo, bobinas superconductoras para imanes. Este fenómeno se entiende al considerar una relación altamente ordenada entre los electrones.del sistema; debido a una coherencia en todo el sistema, los electrones forman pares limitados y fluyen sin colisiones, como un conjunto, lo que resulta en un estado conductor perfecto sin disipación de energía. Sin embargo, al introducir un campo magnético, los electrones ya no puedenmantienen su relación coherente y se pierde la superconductividad. Para una temperatura dada, el campo magnético más alto bajo el cual un material permanece superconductor se conoce como el campo crítico.
A menudo, estos puntos críticos están marcados por transiciones de fase. Si el cambio es abrupto, como en el caso de la fusión del hielo, es una transición de primer orden. Si la transición se produce de manera gradual y continua por el crecimiento del cambio-conducir las fluctuaciones que se extienden en todo el sistema, se denomina transición de segundo orden. Estudiar la ruta de transición de los superconductores cuando se somete al campo crítico puede proporcionar información sobre los procesos cuánticos involucrados y nos permite diseñar superconductores SC más inteligentes para la aplicacióna tecnologías avanzadas.
Curiosamente, los superconductores bidimensionales 2DSC son los candidatos perfectos para estudiar este tipo de transiciones de fase y uno de esos nuevos candidatos es una capa monounitaria de NbSe2. Debido a que una dimensión más pequeña grosor del superconductor implica un menor número de posiblessocios para que los electrones formen pares superconductores, la perturbación más pequeña puede establecer una transición de fase. Además, 2DSC es relevante desde la perspectiva de las aplicaciones en electrónica a pequeña escala.
En tales materiales, elevar el campo magnético aplicado más allá de un valor crítico conduce a un estado difuso en el que el campo magnético penetra en el material, pero la resistencia sigue siendo mínima. Solo al aumentar el campo magnético se destruye la superconductividadEl material se convierte en un aislante ordinario. Esto se denomina transición de fase de superconductor a aislador. Debido a que este fenómeno se observa a temperaturas muy bajas, las fluctuaciones cuánticas en el sistema se vuelven comparables o incluso mayores que las fluctuaciones térmicas clásicas.se llama transición de fase cuántica.
Para comprender la ruta de transición de fase, así como el estado difuso o mixto que existe entre las intensidades de campo críticas en el superconductor ultradelgado NbSe2, un grupo de investigadores midió la magnetorresistencia del material o la respuesta de la resistividad de un SC cuando se sometióal campo magnético externo. En pocas palabras, el profesor Ichinokura resume: "Usando una sonda de cuatro puntos, estimamos el campo magnético crítico en los respectivos límites de fase cuántica en el NbSe2 monocapa".el campo se aplica al SC, el flujo coherente de electrones se rompe, pero los pares de electrones aún permanecen. Esto se debe al movimiento de los vórtices; los vórtices en movimiento crean una resistencia finita. El origen de esta resistencia mínima se interpretó como el material que entraun estado metálico especial, llamado Bose metal BM, que cambió a un estado aislante al aumentar aún más el campo magnético. El equipo también descubrió que la transición entre la normaTodos los estados SC y SC alrededor de la temperatura crítica fueron impulsados por fluctuaciones cuánticas que también reflejaban una ruta de transición múltiple similar.Emocionado por los resultados, el profesor Ichinokura comenta: "El análisis de escala basado en el modelo del metal Bose explicó la transición de dos pasos, lo que sugiere la existencia de un estado bosónico fundamental".
Este estudio refuerza las afirmaciones teóricas de las transiciones multifase en superconductores gracias a la muestra más delgada de espesor a escala atómica, y amplía aún más el límite de la investigación. Esta vez es el camino de transición que surgió de la investigación de los vórtices fluctuantes; donde¿espiarnos en el vórtice nos llevará desde aquí? ¡Solo la ciencia lo dirá!
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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