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Los físicos identifican el primer superconductor no convencional con una estructura que también se encuentra en la naturaleza

Los físicos identifican el primer superconductor no convencional con una estructura que también se encuentra en la naturaleza

La química del estado sólido ha producido una gran cantidad de materiales con propiedades que no se encuentran en la naturaleza. Por ejemplo, la superconductividad a alta temperatura de los compuestos de óxido de cobre llamados cupratos difiere significativamente de la superconductividad de los metales y aleaciones naturales y, a menudo, se la denomina no convencional. La superconductividad no convencional también se encuentra en otros compuestos artificiales, como los superconductores a base de hierro y los superconductores de fermiones pesados. físicos en Laboratorio Nacional Ames He encontrado pruebas convincentes de superconductividad no convencional en muestras sintéticas del factor Rh.17s15que también existe en la naturaleza como mineral. com.miassisite.

La miasita es uno de los cuatro minerales naturales que actúa como superconductor cuando se cultiva en el laboratorio, y es el único mineral conocido hasta la fecha que revela superconductividad no convencional en su forma limpia y sintética. Crédito de la imagen: Paul Canfield.

La superconductividad es cuando un material puede conducir electricidad sin perder energía.

Los superconductores tienen aplicaciones que incluyen máquinas médicas de resonancia magnética, cables de alimentación y computadoras cuánticas.

Los superconductores convencionales se conocen bien, pero tienen temperaturas críticas bajas.

La temperatura crítica es la temperatura más alta a la que un material actúa como superconductor.

En la década de 1980, los científicos descubrieron superconductores no convencionales, muchos de los cuales tienen temperaturas críticas mucho más altas.

“Todo este material se cultiva en el laboratorio”, dijo Ruslan Prozorov, investigador del Laboratorio Nacional Ames.

“Este hecho ha llevado a la creencia general de que la superconductividad no convencional no es un fenómeno natural”.

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“Es difícil encontrar superconductores en la naturaleza porque la mayoría de los elementos y compuestos superconductores son metales y tienden a reaccionar con otros elementos, como el oxígeno”.

“La miasisita es un mineral interesante por varias razones, una de las cuales es su compleja composición química”.

“Intuitivamente, uno piensa que esto es algo que se produjo deliberadamente durante una investigación específica y que no podría existir en la naturaleza. Pero resulta que es así”.

El crecimiento de cristales de miasita fue parte de un esfuerzo mayor para descubrir compuestos que combinen elementos muy solubles (como el Rh) y elementos volátiles (como el S).

“A diferencia de la naturaleza de los elementos puros, hemos dominado el uso de mezclas de estos elementos que permiten el crecimiento de cristales a bajas temperaturas con una presión de vapor mínima”, dijo el profesor Paul Canfield, físico del Laboratorio Nacional Ames y de la Universidad Estatal de Iowa. .

“Es como encontrar un pozo de pesca escondido lleno de peces grandes y gordos. Y en el sistema Rh-S descubrimos tres nuevos superconductores.

“A través de mediciones detalladas, descubrimos que la miyasita es un superconductor no convencional”.

Los investigadores utilizaron tres pruebas diferentes para determinar la naturaleza de la superconductividad de la measita.

La prueba principal se llama profundidad de penetración de Londres. Determina hasta qué punto un campo magnético débil puede penetrar la masa de un superconductor desde la superficie.

En un superconductor convencional, esta longitud es esencialmente constante a baja temperatura.

Sin embargo, en los superconductores no convencionales, cambia linealmente con la temperatura.

Esta prueba demostró que la miyasita se comporta como un superconductor no convencional.

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Otra prueba que realizó el equipo fue introducir defectos en el material.

“Esta prueba es el método característico que su equipo ha utilizado durante la última década. Implica bombardear el material con electrones de alta energía”, dijo el Dr. Prozorov.

“Este proceso desaloja los iones de sus posiciones, creando así defectos en la estructura cristalina”.

“Esta perturbación puede provocar cambios en la temperatura crítica del material”.

Los superconductores convencionales no son sensibles a perturbaciones no magnéticas, por lo que esta prueba mostrará muy pocos o ningún cambio a la temperatura crítica.

Los superconductores no convencionales tienen una alta sensibilidad al desorden y la introducción de defectos cambia o suprime la temperatura crítica. También afecta el campo magnético crítico del material.

En MIASET, los científicos descubrieron que tanto la temperatura crítica como el campo magnético crítico se comportan como se esperaba en los superconductores no convencionales.

La investigación sobre superconductores no convencionales está mejorando la comprensión de los científicos sobre cómo funcionan.

“Esto es importante porque revelar los mecanismos detrás de la superconductividad no convencional es clave para aplicaciones económicamente sólidas de los superconductores”, dijo el Dr. Prozorov.

El descubrimiento fue reportado en A. papel en la revista Materiales de comunicación.

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h. kim et al. 2024. Superconductividad nodal en miasita Rh17S15. madre común 5, 17; doi: 10.1038/s43246-024-00456-s

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