Físicos despiertan superconductividad del grafeno

Física, Mundo Cuántico y Futuro

Por Sophimania Redacción
20 de Enero de 2017 a las 14:19
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Físicos despiertan superconductividad del grafeno
Grafeno visto desde el microscopio. Imagen: Wiki

El grafeno es una hoja bidimensional de átomos de carbono súper flexible, más dura que el diamante, y más fuerte que el acero. Pero desde su descubrimiento en 2004, los investigadores han sospechado que también podría tener la capacidad de ser un superconductor, lo que significa que podría lanzar electrones a través de él sin ninguna resistencia.

Incluso los materiales que son buenos conductores son aun ineficientes en comparación con los superconductores, por ejemplo: las empresas de energía pierden alrededor del 7% de su energía como calor como resultado de la resistencia en la red de cableados.

Ya utilizamos materiales superconductores para crear los fuertes campos magnéticos necesarios en las máquinas de resonancia magnética y trenes magnéticos, pero estos materiales sólo se vuelven superconductores a temperaturas frías de alrededor de -269 grados centígrados, lo cual es increíblemente caro y nada práctico.

Si pudiéramos encontrar una manera de lograr la superconductividad de manera sostenible y a altas temperaturas, abriría la posibilidad de tener supercomputadoras que funcionen sin resistencia y tecnología médica más eficiente; y el grafeno es a menudo considerado como un candidato principal para lograrlo, debido a sus propiedades extrañas.

Investigadores lograron hacer que el grafeno sea un superconductor el año pasado insertando átomos de calcio Y otros equipos han logrado un resultado similar colocándolo sobre un material superconductor.

Pero en el nuevo estudio publicado en Nature Communications, los investigadores de la Universidad de Cambridge fueron capaces de activar el potencial latente de grafeno sin que sea influenciado por otro material. "Colocar el grafeno en un metal puede alterar dramáticamente las propiedades por lo que técnicamente ya no se comporta como esperábamos", dijo uno de los investigadores, Angelo di Bernardo. "Lo que ves no es la superconductividad intrínseca del grafeno, sino simplemente la del superconductor subyacente".

En lugar de ello, el equipo alcanzó la superconductividad acoplándolo con un material llamado óxido de cobre praseodimio cerio (PCCO). Eso podría sonar similar a los experimentos anteriores, pero la diferencia es que el PCCO es un tipo de material superconductor llamado cuprate, que tiene propiedades electrónicas bien entendidas.

Así que el equipo fue capaz de distinguir claramente la superconductividad en PCCO de la superconductividad en el grafeno. Y lo que descubrieron fue mejor de lo que esperaban.

La superconductividad ocurre cuando los electrones se emparejan y viajan más eficientemente a través de un material. La alineación de espín o simetría de estos pares de electrones cambia dependiendo del tipo de superconductividad involucrada. Por ejemplo, en el PCCO, los electrones se emparejan con un estado de spin que es antiparalelo, que se denomina estado de onda d (o superconductividad de alta temperatura).

Pero lo que el equipo vio fue muy diferente, encontraron evidencia de un tipo de superconductividad rara y aún no verificada llamada estado de onda p. "Lo que vimos en el grafeno fue, en otras palabras, un tipo muy diferente de superconductividad que en el PCCO", dijo Robinson.

"Este fue un paso realmente importante porque significaba que sabíamos que la superconductividad no venía de fuera de él y que por lo tanto, el PCCO sólo tenía que desencadenar la superconductividad intrínseca del grafeno", añadió.

Todavía no está claro qué tipo de superconductividad el equipo desató en el grafeno - pero si se confirma que realmente es la forma de onda p elusiva, podría demostrar de una vez por todas que este tipo de superconductividad existe y permitir a los investigadores estudiarlo correctamente por primera vez.

La superconductividad de la onda P se propuso por primera vez en 1994, cuando investigadores japoneses encontraron evidencia en un material cristalino llamado rutenato de estroncio. Pero el cristal es demasiado voluminoso para estudiarlo lo suficientemente bien como para lograr el tipo de prueba que los científicos necesitan para confirmar la existencia del estado.

Si está sucediendo en el grafeno, sería mucho más fácil de investigar. "Si la superconductividad de la onda p se está creando en el grafeno, el grafeno podría ser utilizado como un andamio para la creación y exploración de un nuevo espectro de dispositivos superconductores para las áreas de investigación fundamental y aplicada", dijo Robinson.

"Tales experimentos necesariamente conducirían a la nueva ciencia a través de una mejor comprensión de la superconductividad de onda p, y cómo se comporta en diferentes dispositivos y entornos", finalizó.

No sólo eso, sino que el equipo sugiere que el grafeno podría ser la clave para desbloquear la superconductividad por encima de -269 grados Celsius, y podría ser utilizada dentro de supercomputadoras y otras tecnologías para hacerlas más eficientes.


FUENTES: PHYS, SCIENCEALERT


#grafeno #superconductor
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