28/10/2014 - Investigadores del INA y del ICMA desarrollan un nuevo material superconductor

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Investigadores aragoneses de los Institutos Universitarios de Nanociencia (INA) y de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA, CSIC-UZ) han desarrollado un nuevo material superconductor, con propiedades excepcionales para poder ser utilizado en nuevas tecnologías como la computación cuántica.

La revista científica Nature Physics publica este desarrollo en colaboración con físicos de la Universidad Autónoma de Madrid.

Este material ha sido fabricado en las instalaciones del Laboratorio de Microscopias Avanzadas (LMA), una Instalación Científico-Técnica Singular de gran importancia estratégica para el desarrollo de investigación de excelencia internacional, ubicado en el Instituto Universitario de Investigación en Nanociencia de Aragón de la Universidad de Zaragoza.

Material Superconductor

El fenómeno de la superconductividad constituye el paradigma de la humanidad para optimizar el transporte eléctrico, almacenar la energía y realizar computación cuántica. Un material superconductor no presenta resistencia eléctrica al paso de la corriente eléctrica. “Si se pudiesen sustituir todas las redes de transporte eléctrico basadas en cables de cobre por cables superconductores se ahorraría más del 10% de energía, dado que el cobre presenta resistencia al paso de la corriente y disipa energía que se pierde en forma de calor”, destaca Ricardo Ibarra, director del INA y uno de los cuatro autores de esta investigación.

Además de esta importante característica, un material superconductor no deja penetrar el campo magnético, por lo que si se coloca un tornillo de hierro sobre un superconductor, dicho tornillo flotará sobre el superconductor. Este fenómeno de “levitación magnética” se aplica para evitar el rozamiento y conseguir desplazamientos de alta velocidad como es el caso del tren de levitación magnética. La dificultad de la aplicación de estos materiales reside en que dicha propiedad aparece a temperaturas de 270 ºC bajo cero, es decir cerca del cero absoluto, siendo necesario refrigerar con helio líquido.

En algunos superconductores (llamados tipo II), el campo magnéticopuede penetrar en ciertas regiones formando canales llamados“vórtices”. Estos vórtices forman, bajo determinadas condiciones, redes hexagonales ordenadas. El control del grado de orden de estas redes de vórtices en materiales superconductores ha sido un reto científico desde su descubrimiento y constituye un escenario muy adecuado para la verificación de leyes físicas, predichas hace años pero no observadas hasta el momento.

Un relieve con hileras de tamaño nanométrico

La superficie de este nuevo material superconductor presenta un relieve con una concatenación de hileras de tamaño nanométrico. Dicho material se ha fabricado utilizando un microscopio de haces focalizados de iones, que permiten depositar el material superconductor a partir de un precursor gaseoso organometálico que contiene wolframio.

Estos físicos han logrado controlar el grado de orden de la red de vórtices, mediante este relieve tallado a escala de un nanómetro. Este tipo de desorden limita la funcionalidad de algunos dispositivos y su control es esencial para avanzar en el campo de los ordenadores cuánticos.

En particular, el trabajo que recoge Nature Physics hace hincapié en que cuando la causa del desorden presenta un patrón (en este caso siguiendo líneas), la red de vórtices se desordena con más dificultad que en comparación con la situación en la que el desorden es aleatorio. Este resultado abre las puertas a que se mejoren las propiedades de los materiales,controlando la forma en la que se dispone su inevitable desorden.

Ref.

Publicación:N“Enhancement of long range correlations in a 2D vortex lattice by incommensurate 1D disorder potential”

I. Guillamón, R. Córdoba, J. Sesé, J.M. De Teresa, M.R. Ibarra, S. Vieira and H. Suderow, Nature Physics, DOI:10.1038/nphys3132, 26 de octubre de 2014.

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