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Uso de temperaturas ultrabajas para comprender la superconductividad de alta temperatura

Fecha :
21 de julio de 2021
Fuente :
Universidad Tecnológica de Viena
Resumen :
Se ha demostrado que un llamado 'metal extraño', bien conocido por sus propiedades inusuales, es un superconductor a temperaturas muy bajas. Esto permite a los científicos estudiar la conexión entre el comportamiento del 'metal extraño' y la superconductividad, que podríaser un paso importante hacia la comprensión del fenómeno de la superconductividad de alta temperatura.
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HISTORIA COMPLETA

A bajas temperaturas, ciertos materiales pierden su resistencia eléctrica y conducen la electricidad sin ninguna pérdida - este fenómeno de superconductividad se conoce desde 1911, pero aún no se comprende del todo. Y eso es una lástima, porque encontrar un material queseguir teniendo propiedades superconductoras incluso a altas temperaturas probablemente desencadenaría una revolución tecnológica.

Un descubrimiento realizado en TU Wien Viena podría ser un paso importante en esta dirección: un equipo de físicos del estado sólido estudió un material inusual, un llamado "metal extraño" hecho de iterbio, rodio y silicio. ExtrañoLos metales muestran una relación inusual entre la resistencia eléctrica y la temperatura. En el caso de este material, esta correlación se puede ver en un rango de temperatura particularmente amplio, y se conoce el mecanismo subyacente. Contrariamente a los supuestos anteriores, ahora resulta que este material estambién es un superconductor y esa superconductividad está estrechamente relacionada con el comportamiento extraño del metal. Esta podría ser la clave para comprender la superconductividad de alta temperatura en otras clases de materiales también.

Metal extraño: relación lineal entre resistencia y temperatura

En metales ordinarios, la resistencia eléctrica a bajas temperaturas aumenta con el cuadrado de la temperatura. En algunos superconductores de alta temperatura, sin embargo, la situación es completamente diferente: a bajas temperaturas, por debajo de la llamada temperatura de transición superconductora, no muestranresistencia eléctrica en absoluto, y por encima de esta temperatura la resistencia aumenta linealmente en lugar de cuadráticamente con la temperatura. Esto es lo que define a los "metales extraños".

"Por lo tanto, ya se sospechaba en los últimos años que esta relación lineal entre resistencia y temperatura es de gran importancia para la superconductividad", dice la profesora Silke Bühler-Paschen, que dirige el área de investigación "Materiales cuánticos" en el Instituto de Sólidos.State Physics en TU Wien. "Pero desafortunadamente, hasta ahora no conocíamos un material adecuado para estudiar esto en profundidad". En el caso de los superconductores de alta temperatura, la relación lineal entre temperatura y resistencia generalmente solo es detectable enun rango de temperatura relativamente pequeño y, además, varios efectos que inevitablemente ocurren a temperaturas más altas pueden influir en esta relación de maneras complicadas.

Ya se han llevado a cabo muchos experimentos con un material exótico YbRh2Si2 que muestra un comportamiento extraño del metal en un rango de temperatura extremadamente amplio, pero, sorprendentemente, no parecía emerger ninguna superconductividad de este estado extremo de "metal extraño". Consideraciones teóricasya se han presentado para justificar por qué la superconductividad simplemente no es posible aquí ", dice Silke Bühler-Paschen." Sin embargo, decidimos echar otro vistazo a este material ".

temperaturas récord

En TU Wien, se encuentra disponible un laboratorio de baja temperatura particularmente poderoso. "Allí podemos estudiar materiales en condiciones más extremas de lo que otros grupos de investigación han podido hacer hasta ahora", explica Silke Bühler-Paschen. Primero, el equipo fuecapaces de demostrar que en YbRh2Si2 la relación lineal entre resistencia y temperatura existe en un rango de temperatura aún mayor de lo que se pensaba anteriormente, y luego hicieron el descubrimiento clave: a temperaturas extremadamente bajas de solo un milikelvin, el extraño metal se convierte en un superconductor.

"Esto hace que nuestro material sea ideal para descubrir de qué manera el extraño comportamiento del metal conduce a la superconductividad", dice Silke Bühler-Paschen.

Paradójicamente, el mero hecho de que el material solo se convierta en superconductor a temperaturas muy bajas asegura que pueda usarse para estudiar la superconductividad a alta temperatura particularmente bien: "Los mecanismos que conducen a la superconductividad son particularmente visibles a estas temperaturas extremadamente bajas porqueno están superpuestos por otros efectos en este régimen. En nuestro material, esta es la localización de algunos de los electrones de conducción en un punto crítico cuántico. Hay indicios de que un mecanismo similar también puede ser responsable del comportamiento de superconductores de alta temperatura comocomo los famosos cupratos ", dice Silke Bühler-Paschen.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. DH Nguyen, A. Sidorenko, M. Taupin, G. Knebel, G. Lapertot, E. Schuberth, S. Paschen. Superconductividad en un metal extremadamente extraño . Comunicaciones de la naturaleza , 2021; 12 1 DOI: 10.1038 / s41467-021-24670-z

cite esta página :

Universidad Tecnológica de Viena. "Uso de temperaturas ultrabajas para comprender la superconductividad de alta temperatura". ScienceDaily. ScienceDaily, 21 de julio de 2021. .
Universidad Tecnológica de Viena. 21 de julio de 2021. Uso de temperaturas ultrabajas para comprender la superconductividad de alta temperatura. ScienceDaily . Consultado el 21 de julio de 2021 en www.science-things.com/releases/2021/07/210721102251.htm
Universidad Tecnológica de Viena. "Uso de temperaturas ultrabajas para comprender la superconductividad de alta temperatura". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/07/210721102251.htm consultado el 21 de julio de 2021.

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