Superconductividad a temperatura ambiente reclamada para cupratos

Cuando se trata de superconductividad, los físicos generalmente requieren tres líneas de evidencia separadas para confirmar la afirmación. Primero, un material debe tener cero resistencia. En segundo lugar, el material debe mostrar el efecto Meisner reflejando un campo magnético externo. Y finalmente, estos efectos deben activarse a una temperatura crítica específica.

En la mayoría de los materiales superconductores, la transición a resistencia cero y el efecto Meisner ocurren a la misma temperatura crítica. Pero en los últimos años, algunos físicos han encontrado algunos cupratos en los que la transición a la resistencia cero ocurre a una temperatura más baja que el efecto Meisner.

Entonces, a bajas temperaturas, el cuprato actúa como un superconductor normal. A medida que aumenta la temperatura, pasa por una primera transición y pierde su resistencia cero mientras mantiene el efecto Meisner. Luego, a medida que la temperatura aumenta, pasa por una segunda transición en la que el efecto Meisner desaparece y el material se convierte en un conductor ordinario. En el óxido de cobre-bario-itrio subdopado (YBCO), la primera transición ocurre a 85K mientras que la segunda a más de 200K.



Pero dado que ambos efectos son manifestaciones de superconductividad, ¿cómo puede ser esto?

Hoy, Vladimir Kresin en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Stuart Wolf en la Universidad de Virginia presentaron una teoría. Piensan que estos cupratos constan de dos componentes con diferentes temperaturas de transición: el componente con la temperatura de transición más alta forma islas en una matriz con una temperatura de transición más baja.

Eso explica por qué el material tiene dos temperaturas de transición, dicen. Por debajo de 85K, ambos componentes son superconductores. Pero a medida que la temperatura sube por encima de los 85 K, la matriz se convierte en un conductor convencional que introduce una resistencia finita. Sin embargo, el componente de isla mantiene su superconductividad.

Es por eso que las mediciones en el material a granel muestran una resistencia finita pero también el efecto Meisner.

Lo interesante del componente de la isla es que debe ser un superconductor a temperaturas superiores a 200 K, posiblemente hasta 250 K. Esa es la temperatura ambiente.

Eso plantea una pregunta obvia: ¿cuál es la diferencia entre el componente de isla y el componente de matriz? Kresin y Wolf no lo saben, pero hacen una sugerencia. Los superconductores son extraordinariamente sensibles a la mezcla de átomos que los componen. Su idea es que las islas de alta temperatura se forman donde los isótopos atómicos cambian sutilmente las propiedades del material.

No está claro exactamente cómo un isótopo puede hacer esto. Pero Kresin y Wolf dicen que un experimento ha demostrado que la sustitución de O-18 por O-16 en otro cuprato aumenta drásticamente la segunda temperatura de transición.

Eso es potencialmente emocionante. En efecto, estos muchachos dicen que han descubierto un superconductor a temperatura ambiente, aunque uno que funciona dentro de un superconductor de temperatura más baja. Si estos materiales se pueden aislar para que el efecto aparezca en un material a granel independiente será una cuestión importante a investigar.

Sin embargo, estos muchachos tendrán que trabajar un poco más para convencer a todos los demás. El campo de la superconductividad está plagado de informes de superconductores de alta temperatura que luego resultaron difíciles o imposibles de reproducir. Los investigadores incluso tienen un nombre para estos hallazgos: USO: objetos superconductores no identificados.

Hace unos años, analizamos la afirmación de Kresin de haber encontrado nanoclusters de aluminio que se superconducen a 200K . No hemos visto nada desde entonces.

Kresin y Wolf dicen que planean hacer más investigaciones. Si escuchamos más de ellos o de otros que han repetido su trabajo, sabremos que hay algo en estas afirmaciones. Si no, tendremos que anotarlo como otra USO.

Ref: arxiv.org/abs/1109.0341 : Estado superconductor no homogéneo y Tc intrínseco: Superconductividad cercana a la temperatura ambiente en los cupratos

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