Creando nuevos estados de la materia: los investigadores inventan dos nuevos tipos de superconductividad

Los investigadores han creado con éxito nuevos tipos de superconductores ordenando los átomos uno por uno, lo que podría conducir al desarrollo de materiales innovadores y avances en la computación cuántica. El estudio apunta a un enfoque prometedor para superar las limitaciones de los materiales naturales, allanando el camino para nuevos estados de la materia en futuras tecnologías electrónicas e informáticas.

La electrónica del futuro depende del descubrimiento de materiales únicos. Sin embargo, a veces la topología de los átomos naturales dificulta la creación de nuevos efectos físicos. Para abordar este problema, científicos de la Universidad de Zurich han logrado diseñar un superconductor maíz Simultáneamente, creando nuevos estados de la materia.

¿Cómo será la computadora del futuro? ¿Cómo funcionará? La búsqueda de respuestas a estas preguntas es un importante impulsor de la investigación en física básica. Hay muchos escenarios posibles, que van desde un mayor desarrollo de la electrónica clásica hasta la computación neuronal y los ordenadores cuánticos.

El elemento común de todos estos enfoques es que se basan en nuevos efectos físicos, algunos de los cuales hasta ahora sólo se han predicho teóricamente. Los investigadores están haciendo grandes esfuerzos y utilizando equipos de última generación en la búsqueda de nuevos materiales cuánticos que les permitan crear tales efectos. Pero, ¿qué pasa si no existen materiales naturales adecuados?

Un nuevo enfoque de la superconductividad

En un estudio reciente publicado en Física de la naturaleza, El grupo de investigación del profesor Titus Neubert de la Universidad ZH, en estrecha colaboración con físicos del Instituto Max Planck de Física de Estructuras Finas de Halle (Alemania), ha proporcionado una posible solución. Los investigadores fabricaron ellos mismos los materiales necesarios, un átomo a la vez.

Se centran en nuevos tipos de superconductores, que son particularmente interesantes porque no ofrecen resistencia eléctrica a bajas temperaturas. A veces denominados «imanes binarios perfectos», los superconductores se utilizan en muchas computadoras cuánticas debido a sus interacciones inusuales con los campos magnéticos. Los físicos teóricos llevan años investigando y prediciendo diferentes estados superconductores. «Sin embargo, hasta ahora sólo unos pocos de ellos han sido probados de forma concluyente en materiales», afirma el profesor Neubert.

Dos nuevos tipos de superconductividad

En su interesante colaboración, los investigadores de la Universidad ZH predijeron teóricamente cómo se organizarían los átomos para crear una nueva fase superconductora, y luego el equipo en Alemania llevó a cabo experimentos para implementar la topología relevante. Utilizando un microscopio de efecto túnel, movieron los átomos y los colocaron en el lugar correcto con precisión atómica.

También se utilizó el mismo método para medir las propiedades magnéticas y superconductoras del sistema. Al depositar átomos de cromo en la superficie del niobio superconductor, los investigadores pudieron crear dos nuevos tipos de superconductividad. Anteriormente se habían utilizado métodos similares para manipular átomos y moléculas metálicas, pero hasta ahora nunca había sido posible fabricar superconductores 2D utilizando este enfoque.

Los resultados no sólo confirman las predicciones teóricas de los físicos, sino que también les dan motivos para especular sobre qué otros nuevos estados de la materia podrían crearse de esta manera y cómo podrían usarse en computadoras cuánticas en el futuro.

Referencia: “Redes de Chiba 2D como plataforma potencial para la superconductividad topológica cristalina” por Martina O. Soldini, Felix Koster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Darawsheh, Ronnie Thomali, Samir Lounis, Stuart S. B. Parkin, Paolo Ceci y Titus Neubert, 10 de julio de 2023. Física de la naturaleza.
doi: 10.1038/s41567-023-02104-5

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