Científicos han encontrado la primera evidencia de un misterioso estado de la materia conocido como pseudogap, que compite con la superconductividad de alta temperatura, "robándole" electrones que, de otro modo, se emparejarían para conducir la corriente eléctrica a través de un material con una eficiencia del cien por cien.

El resultado, liderado por investigadores de la Universidad de Stanford y del SLAC National Accelerator Laboratory del Departamento Energía de EE.UU., es la culminación de 20 años de investigación para averiguar si el estado pseudogap ayuda u obstaculiza la superconductividad, propiedad que podría transformar la sociedad, haciendo la transmisión eléctrica y otras áreas más eficientes energéticamente.

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El estudio muestra de forma definitiva que el pseudogap es uno de los hechos que se interponen en el camino para conseguir superconductores operativos a temperaturas más altas, afirmó el autor de la investigación, Makoto Hashimoto, científico del SLAC. Afirmó "ahora tenemos evidencia clara de que la fase pseudogap compite y suprime la superconductividad. Si pudiéramos eliminar de alguna manera esta fase, o controlarla mejor, podríamos elevar la temperatura de funcionamiento de estos superconductores". Ha sido publicado en Nature Materials.

Localización de los electrones

En los experimentos, los investigadores utilizaron una espectroscopia de fotoemisión conocida como ARPES (Angle-resolved photoemission spectroscopy), para extraer electrones de un compuesto de cobre, uno de los materiales superconductores que tiene relativamente altas temperaturas para operar como superconductor.

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La representación de las energías y momentos de los electrones expulsados mostró a los investigadores cómo eran y su comportamiento en el interior del material. En los metales los electrones fluyen libremente alrededor y entre átomos. En los aislantes, permanecen cerca del átomo al que pertenecen. Y en los superconductores salen de sus posiciones habituales e incluso conducen la electricidad con resistencia nula y el cien por cien de eficiencia; los electrones perdidos muestran un vacío característico en las representaciones gráficas.

En la década de 1990, investigadores descubrieron una brecha desconcertante en la representación gráfica de los resultados de medidas en superconductores de óxido de cobre. Este pseudogap se presentaba a temperaturas demasiado elevadas para que la superconductividad ocurriera. ¿Era una introducción al comportamiento superconductor? ¿Un estado rival que mantenía la superconductividad a raya? ¿De dónde viene? Nadie lo conocía. Es una relación íntima compleja.

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Estos dos fenómenos que probablemente comparten su origen pero son en última instancia antagónicos. Cuando el pseudogap está ganando, la superconductividad está perdiendo.

Evidencia de la competencia

El pseudogap tiende a expulsar los electrones que quieren entrar en el estado superconductor. Los electrones están ocupados en la danza del pseudogap, y la superconductividad trata de detenerla, los electrones no permiten que suceda. Cuando el material entra en el estado superconductor, el pseudogap se rinde y expulsa los electrones. Esto es la evidencia que indica que sucede la competición. Todavía no se sabe qué causa el pseudogap, una de las interrogantes más importantes en este campo, es evidente que imposibilita a los superconductores trabajar a temperaturas aún más altas, y no sabemos por qué.





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