Un equipo internacional de investigadores ha descubierto el mecanismo atómico detrás de los superconductores de alta temperatura, un hallazgo que podría ser revolucionario para la energía eléctrica supereficiente.
En un artículo publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Science, los investigadores explican que ciertos materiales de óxido de cobre demuestran superconductividad a temperaturas más altas que los superconductores convencionales, sin embargo, el mecanismo detrás de esto ha permanecido desconocido desde su descubrimiento en 1987.
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Para investigar esto, el grupo desarrolló dos nuevas técnicas de microscopía. El primero de ellos midió la diferencia de energía entre los orbitales de los átomos de cobre y oxígeno, en función de su ubicación. El segundo método midió la amplitud de la función de onda del par de electrones, la fuerza de la superconductividad, en cada átomo de oxígeno y en cada átomo de cobre.
“Al visualizar la fuerza de la superconductividad en función de las diferencias entre las energías orbitales, por primera vez pudimos medir con precisión la relación requerida para validar o invalidar una de las principales teorías de la superconductividad a alta temperatura, a escala atómica. ”, dijo el investigador principal Séamus Davis en un comunicado de prensa.
Como predijo la teoría, los resultados mostraron una relación inversa cuantitativa entre la diferencia de energía de transferencia de carga entre los átomos de oxígeno y cobre adyacentes y la fuerza de la superconductividad.
Según el equipo de investigación, este descubrimiento podría ser un paso histórico hacia el desarrollo de superconductores a temperatura ambiente. En última instancia, estos podrían tener aplicaciones de gran alcance que van desde trenes de levitación magnética, reactores de fusión nuclear, computadoras cuánticas y aceleradores de partículas de alta energía, sin mencionar la transferencia y el almacenamiento de energía supereficiente.
Los científicos también explican que en los materiales superconductores, la resistencia eléctrica se minimiza porque los electrones que transportan la corriente están unidos en 'pares de Cooper' estables.
En los superconductores de baja temperatura, los pares de Cooper se mantienen unidos por vibraciones térmicas, pero a temperaturas más altas, estos se vuelven demasiado inestables. Estos nuevos resultados demuestran que, en los superconductores de alta temperatura, los pares de Cooper se mantienen unidos por interacciones magnéticas, con los pares de electrones uniéndose a través de una comunicación mecánica cuántica a través del átomo de oxígeno que interviene.
“Este ha sido uno de los santos griales de los problemas en la investigación física durante casi 10 años”, dijo Davis. “Muchas personas creen que los superconductores a temperatura ambiente, baratos y fácilmente disponibles, serían tan revolucionarios para la civilización humana como la introducción de la electricidad misma”.
