Los superconductores de alta temperatura, que transportan electricidad con resistencia cero a temperaturas mucho más altas que los materiales superconductores convencionales, han generado mucha emoción desde su descubrimiento hace más de 30 años debido a su potencial para revolucionar tecnologías como los trenes de levitación magnética y los trenes de larga duración.líneas eléctricas a distancia. Pero los científicos aún no entienden cómo funcionan.
Una pieza del rompecabezas es el hecho de que las ondas de densidad de carga - rayas estáticas de mayor o menor densidad de electrones que atraviesan un material - se han encontrado en una de las principales familias de superconductores de alta temperatura, los cupratos a base de cobre¿Pero estas bandas de carga mejoran la superconductividad, la suprimen o juegan algún otro papel?
En estudios independientes, dos equipos de investigación informan avances importantes en la comprensión de cómo las franjas de carga podrían interactuar con la superconductividad. Ambos estudios se llevaron a cabo con rayos X en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía.
Detalle exquisito
En un artículo publicado hoy en Avances científicos , investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign UIUC usaron el láser de rayos X de rayos X de fuente libre de luz coherente Linac LCLS de SLAC para observar fluctuaciones en las ondas de densidad de carga en un superconductor de cuprato.
perturbaron las ondas de densidad de carga con pulsos de un láser convencional y luego usaron RIXS, o dispersión de rayos X inelástica resonante, para observar cómo se recuperaban las ondas durante un período de unas pocas billonésimas de segundo. Este proceso de recuperación se comportó de acuerdo con unley de escala dinámica universal: era igual en todas las escalas, de la misma manera que un patrón fractal se ve igual si se acerca o se aleja.
Con LCLS, los científicos pudieron medir, por primera vez y con exquisito detalle, exactamente qué tan lejos y qué tan rápido fluctuaron las ondas de densidad de carga. Para su sorpresa, el equipo descubrió que las fluctuaciones no eran como el sonido de uncampana o el rebote de un trampolín; en cambio, se parecían más a la lenta difusión de un jarabe, un análogo cuántico del comportamiento del cristal líquido, que nunca antes se había visto en un sólido.
"Nuestros experimentos en LCLS establecen una nueva forma de estudiar las fluctuaciones en las ondas de densidad de carga, lo que podría conducir a una nueva comprensión de cómo funcionan los superconductores de alta temperatura", dice Matteo Mitrano, investigador postdoctoral en el grupo del profesor Peter Abbamonte en UIUC.
Este equipo también incluyó investigadores de la Universidad de Stanford, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología y el Laboratorio Nacional de Brookhaven.
arreglos ocultos
Otro estudio, reportado el mes pasado en Comunicaciones de la naturaleza , utilizó rayos X de la fuente de luz de radiación sincrotrón Stanford de Stanford SSRL para descubrir dos tipos de arreglos de ondas de densidad de carga, creando un nuevo vínculo entre estas ondas y la superconductividad de alta temperatura.
Dirigido por el científico de SLAC Jun-Sik Lee, el equipo de investigación usó RSXS, o dispersión de rayos X suave y resonante, para observar cómo la temperatura afectaba las ondas de densidad de carga en un superconductor de cuprate.
"Esto resuelve un desajuste en los datos de experimentos anteriores y traza un nuevo curso para mapear completamente los comportamientos de los electrones en estos materiales superconductores exóticos", dice Lee.
"Creo que explorar arreglos nuevos u ocultos, así como sus fenómenos entrelazados, contribuirá a nuestra comprensión de la superconductividad a alta temperatura en cupratos, lo que informará a los investigadores en su búsqueda para diseñar y desarrollar nuevos superconductores que funcionen a temperaturas más cálidas"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio nacional de aceleración DOE / SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
Cite esta página :