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En 2024, se descubrió la superconductividad (el flujo de corriente eléctrica con resistencia cero) en tres materiales distintos. Dos ejemplos amplían la comprensión del fenómeno en los libros de texto. El tercero lo arranca por completo. “Esta es una forma muy inusual de superconductividad que mucha gente dijo que no era posible”, dijo Ashwin VishwanathUn físico de la Universidad de Harvard que no participó en el descubrimiento.
La superconductividad ha fascinado a los físicos desde 1911, cuando la científica holandesa Heike Kamerling Ones observó por primera vez la desaparición de la resistencia eléctrica. Hay un puro misterio en cómo sucede esto: el evento de acoplamiento requiere electrones, que transportan la corriente eléctrica. Los electrones se repelen entre sí, entonces, ¿cómo pueden unirse?
Luego están las promesas tecnológicas: la superconductividad ya ha permitido el desarrollo de máquinas de resonancia magnética y potentes colisionadores de partículas. Si los físicos pudieran comprender completamente cómo y cuándo ocurre el fenómeno, tal vez podrían diseñar un cable que superconduzca la electricidad en condiciones cotidianas y no sólo a bajas temperaturas, como es el caso hoy. Podrían seguir tecnologías que cambien el mundo (redes eléctricas sin pérdidas, vehículos que levitan magnéticamente).
Descubrimientos recientes han complicado aún más el misterio de la superconductividad y han alimentado el optimismo. “Parece que, en los materiales, la superconductividad está en todas partes”, dijo Mateo YankowitzFísico de la Universidad de Washington.
Los descubrimientos surgen de una reciente revolución en la ciencia de los materiales: tres nuevos ejemplos de superconductividad en dispositivos ensamblados a partir de láminas planas de átomos. Estos materiales exhiben una flexibilidad sin precedentes; Con solo tocar un botón, los físicos pueden cambiar entre comportamientos conductores, aislantes y más exóticos, una forma moderna de alquimia que impulsó la búsqueda de la superconductividad.
Ahora parece cada vez más que varios factores pueden dar lugar a este fenómeno. Así como los pájaros, las abejas y las libélulas vuelan usando diferentes estructuras de alas, los materiales parecen combinar electrones de diferentes maneras. Incluso mientras los investigadores debaten exactamente qué está sucediendo en los diversos materiales bidimensionales en cuestión, anticipan que el creciente zoológico de superconductores les ayudará a lograr una visión más universal del elusivo fenómeno.
Emparejamiento de electrones
Las observaciones de los Kämmerling (y la superconductividad observada en otros metales muy fríos) finalmente llevaron al descubrimiento de la grieta en 1957. John Burdeen, Leon Cooper y John Robert Schriefer. sacar A esa baja temperatura, la brillante red atómica de un material se vuelve más silenciosa, por lo que se producen efectos más sutiles. Los electrones tiran suavemente de los protones en la red, atrayéndolos hacia adentro para crear una carga positiva adicional. Esa distorsión, conocida como fonón, puede luego atraer un segundo electrón, formando un “par Cooper”. Todos los pares de Cooper pueden combinarse en una entidad cuántica coherente de una manera que la selección única no puede. La sopa cuántica resultante se desliza sin fricción entre los átomos del material, lo que normalmente impediría la corriente eléctrica.
La teoría de la superconductividad basada en fonones de Bardin, Cooper y Schriefer les valió el Premio Nobel de Física de 1972. Pero esa no es toda la historia. En la década de 1980, los físicos descubrieron que los cristales llenos de cobre llamados cupratos podían ser superconductores a altas temperaturas, donde las sacudidas atómicas podían eliminar los fonones. Han seguido otros ejemplos similares.
