Se pueden construir nuevos superconductores átomo a átomo

Dos nuevos tipos de superconductividad

17.07.2023 - Suiza

El futuro de la electrónica se basará en nuevos tipos de materiales. A veces, sin embargo, la topología natural de los átomos dificulta la creación de nuevos efectos físicos. Para resolver este problema, investigadores de la Universidad de Zúrich han logrado diseñar superconductores átomo a átomo, creando nuevos estados de la materia.

University of Zurich

Imagen de microscopio de efecto túnel de dos de las estructuras superconductoras creadas, formadas por átomos individuales de cromo.

¿Cómo será el ordenador del futuro? ¿Cómo funcionará? La búsqueda de respuestas a estas preguntas es uno de los principales motores de la investigación física básica. Hay varios escenarios posibles, desde el desarrollo de la electrónica clásica hasta la computación neuromórfica y los ordenadores cuánticos. El elemento común a todos estos planteamientos es que se basan en efectos físicos novedosos, algunos de los cuales hasta ahora sólo se han predicho en teoría. Los investigadores se esfuerzan mucho y utilizan equipos de última generación en su búsqueda de nuevos materiales cuánticos que les permitan crear tales efectos. Pero, ¿y si no existen materiales adecuados en la naturaleza?

Un nuevo enfoque de la superconductividad

En un reciente estudio publicado en Nature Physics, el grupo de investigación del profesor Titus Neupert de la UZH, en estrecha colaboración con físicos del Instituto Max Planck de Física de Microestructuras de Halle (Alemania), presentó una posible solución. Los investigadores fabricaron ellos mismos los materiales necesarios, átomo a átomo. Se centran en nuevos tipos de superconductores, especialmente interesantes porque ofrecen una resistencia eléctrica nula a bajas temperaturas. A veces denominados "diamantes ideales", los superconductores se utilizan en muchos ordenadores cuánticos debido a sus extraordinarias interacciones con los campos magnéticos. Los físicos teóricos llevan años investigando y prediciendo diversos estados superconductores. "Sin embargo, hasta ahora sólo un pequeño número se ha demostrado de forma concluyente en materiales", afirma el profesor Neupert.

Dos nuevos tipos de superconductividad

En su interesante colaboración, los investigadores del UZH predijeron en teoría cómo debían disponerse los átomos para crear una nueva fase superconductora, y el equipo de Alemania llevó a cabo experimentos para aplicar la topología pertinente. Utilizando un microscopio de barrido en túnel, movieron y depositaron los átomos en el lugar correcto con precisión atómica. El mismo método se utilizó también para medir las propiedades magnéticas y superconductoras del sistema. Al depositar átomos de cromo en la superficie del niobio superconductor, los investigadores pudieron crear dos nuevos tipos de superconductividad. Anteriormente se habían utilizado métodos similares para manipular átomos y moléculas metálicas, pero hasta ahora nunca había sido posible fabricar superconductores bidimensionales con este método.

Los resultados no sólo confirman las predicciones teóricas de los físicos, sino que también les dan motivos para especular sobre qué otros nuevos estados de la materia podrían crearse de este modo y cómo podrían utilizarse en los ordenadores cuánticos del futuro.

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