18/04/2016 - Investigadores del Instituto de Ciencia Molecular consiguen superconductividad en materiales análogos al grafeno

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La superconductividad es uno de los fenómenos cuánticos más fascinantes de la física. En el estado superconductor los materiales conducen la electricidad sin pérdidas de energía, lo que los hace interesantes para numerosas aplicaciones que incluyen la fabricación de los imanes más potentes que se conocen, detectores ultrasensibles de campos magnéticos, conducción eficiente de la electricidad y trasportes sin rozamiento (trenes que levitan).

Desde su descubrimiento en 1911, una de las cuestiones que más ha intrigado a los científicos es la de si es posible que el estado superconductor se mantenga cuando la dimensionalidad del material se reduce de tres a dos dimensiones. Intuitivamente cabría pensar que el estado superconductor es más difícil de estabilizar a medida que disminuye la dimensionalidad. Con el aislamiento del grafeno –primer material bidimensional formado por una capa de átomos de carbono- esta cuestión ha adquirido una gran relevancia. Sin embargo y a pesar de las extraordinarias propiedades mecánicas, eléctricas o magnéticas del grafeno, la superconductividad sigue siendo una propiedad elusiva para este material bidimensional.

Investigadores delInstituto de Ciencia Molecular de la Universitat de València, en el Parc Científic de la institución académica, dirigidos por el catedrático de Química inorgánica Eugenio Coronado (ICMol), han demostrado que la superconductividad puede mantenerse en el límite bidimensional. Los investigadores han estudiado materiales laminares análogos al grafito pero que se vuelven superconductores a bajas temperaturas. En concreto, han estudiado las propiedades eléctricas de una extensa familia de materiales laminares denominados 'dicalcogenuros metálicos'.

Al igual que el grafito, estos materiales están formados por capas atómicas individuales que se pueden exfoliar fácilmente, lo que permite obtener láminas de grosor variable formadas por un número concreto de capas atómicas. En uno de los compuestos de esta familia -disulfuro de tántalo, TaS2– estos investigadores han encontrado que, en contra de lo esperado, la temperatura a la cual el material laminar se vuelve superconductor aumenta al disminuir el número de capas, por lo que en el límite 2D esta propiedad persiste. Este descubrimiento permite profundizar en el conocimiento de las propiedades superconductoras de los materiales, muchas de las cuales aún son esquivas para la comunidad científica. También abre una vía para el desarrollo de detectores ultrasensibles de campos magnéticos más pequeños y eficientes.

Este trabajo es el resultado de una colaboración establecida entre el grupo de Eugenio Coronado, el grupo experimental de Herre Van der Zant de la Universidad Tecnológica de Delft y el grupo teórico de Francisco Guinea del instituto IMDEA-Nanociencia de Madrid.

Referencia del artículo:

Enhanced superconductivity in atomically thin TaS2

E. Navarro-Moratalla, J. O. Island, S. Mañas-Valero, E. Pinilla-Cienfuegos, A. Castellanos-Gómez, J. Quereda, G. Rubio-Bollinger, L. Chirolli, J. A. Silva-Guillén, N. Agrait, G. Steele, F. Guinea, H. S. L. Van der Zant, E. Coronado

Nature Communications, doi:10.1038/ncomms11043

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Parc Científic de la Universitat de València 

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