Incluso después de más de 30 años de investigación, la superconductividad de alta temperatura sigue siendo uno de los grandes misterios sin resolver de la física de materiales. El mecanismo exacto que hace que ciertos materiales todavía conduzcan corriente eléctrica sin ninguna resistencia incluso a temperaturas relativamente altas aún no se conoce.entendido completamente.
Hace dos años, se descubrió una nueva clase de superconductores prometedores: los llamados niquelatos en capas. Por primera vez, un equipo de investigación de TU Wien ha logrado determinar parámetros importantes de estos nuevos superconductores comparando la teoría y la experimentación.significa que, por primera vez, se dispone de un modelo teórico que se puede utilizar para comprender los mecanismos electrónicos de la superconductividad de alta temperatura en estos materiales.
En busca de superconductores de alta temperatura
Actualmente se conocen muchos superconductores, pero la mayoría de ellos solo son superconductores a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto. Los materiales que permanecen superconductores a temperaturas más altas se denominan "superconductores de alta temperatura", aunque estas temperaturas "altas" a menudo en el orden de magnitud de menos de -200 ° C todavía son extremadamente frías para los estándares humanos.
Encontrar un material que siga siendo superconductor a temperaturas significativamente más altas sería un descubrimiento revolucionario que abriría la puerta a muchas tecnologías nuevas. Durante mucho tiempo, los llamados cupratos se consideraron candidatos particularmente interesantes: una clase de materiales que contienenátomos de cobre. Ahora, sin embargo, otra clase de materiales podría resultar aún más prometedora: los niquelatos, que tienen una estructura similar a los cupratos, pero con níquel en lugar de cobre.
"Se han realizado muchas investigaciones sobre los cupratos y ha sido posible aumentar drásticamente la temperatura crítica hasta la cual el material sigue siendo superconductor. Si se puede lograr un progreso similar con los niquelatos recién descubiertos, sería un gran pasohacia adelante ", dice el profesor Jan Kuneš del Instituto de Física del Estado Sólido de TU Wien.
parámetros de difícil acceso
Ya existen modelos teóricos que describen el comportamiento de tales superconductores. El problema, sin embargo, es que para usar estos modelos, uno debe conocer ciertos parámetros materiales que son difíciles de determinar. "La energía de transferencia de carga juega un papel clave",explica Jan Kuneš. "Este valor nos dice cuánta energía hay que añadir al sistema para transferir un electrón de un átomo de níquel a un átomo de oxígeno".
Desafortunadamente, este valor no se puede medir directamente y los cálculos teóricos son extremadamente complicados e imprecisos. Por lo tanto, Atsushi Hariki, miembro del grupo de investigación de Jan Kuneš, desarrolló un método para determinar este parámetro indirectamente: cuando el material se examina con X-rayos, los resultados también dependen de la energía de transferencia de carga. "Calculamos detalles del espectro de rayos X que son particularmente sensibles a este parámetro y comparamos nuestros resultados con mediciones de diferentes métodos de espectroscopia de rayos X", explica Jan Kuneš.De esta manera, podemos determinar el valor apropiado, y este valor ahora se puede insertar en los modelos computacionales utilizados para describir la superconductividad del material ".
Prerrequisito importante para la búsqueda de mejores nickelatos
Así, por primera vez, ahora ha sido posible explicar la estructura electrónica del material con precisión y establecer un modelo teórico parametrizado para describir la superconductividad en los niquelatos. "Con esto, ahora podemos llegar al fondo de lapregunta de cómo se puede explicar la mecánica del efecto a nivel electrónico ", dice Jan Kuneš." ¿Qué orbitales juegan un papel decisivo? ¿Qué parámetros importan en detalle? Eso es lo que necesita saber si desea saber cómo mejorareste material más, de modo que algún día pueda producir nuevos niquelatos cuya superconductividad persista hasta temperaturas incluso significativamente más altas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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