Por primera vez, los investigadores se asoman al interior de superconductores que baten récords
Se espera que los conocimientos atómicos sobre los superhidruros de lantano permitan tecnologías más eficientes energéticamente a largo plazo
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Un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentran científicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), ha logrado un avance metodológico en el estudio de los superhidruros, una prometedora clase de superconductores. Por primera vez, el equipo logró analizar los superhidruros de lantano a presión extrema mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear.
Los superconductores se caracterizan porque su resistencia eléctrica desaparece por debajo de una temperatura crítica específica del material, lo que les permite conducir la electricidad sin pérdidas. Para la mayoría de los materiales conocidos, esta temperatura de transición es inferior a unos 140 Kelvin (menos 133 grados Celsius), lo que requiere una compleja tecnología de refrigeración para las aplicaciones prácticas. Por ello, los investigadores buscan activamente materiales que presenten superconductividad a temperaturas mucho más elevadas.
Los superhidruros son compuestos ricos en hidrógeno en los que un metal, como el lantano, está incrustado en una red de hidrógeno densamente empaquetada. Sometidos a presiones extremas, como las que se dan en el interior de los planetas, desarrollan propiedades electrónicas extraordinarias y pueden presentar superconductividad cerca de la temperatura ambiente. Como resultado, esta clase de materiales ostenta el récord mundial de la temperatura crítica de transición más alta a la que se han observado indicios de superconductividad.
Para crear estas condiciones, el equipo comprime las muestras en celdas de yunque de diamante entre dos diamantes a presiones superiores al millón de atmósferas. El reto reside en el minúsculo tamaño de las muestras, lo que significa que la investigación requiere la máxima precisión experimental.
Superlentes magnéticos a microescala
Aquí es donde entra en juego la investigación actual: Utilizando las denominadas lentes de Lenz -elementos anulares conductores microestructurados-, los investigadores enfocan con precisión los campos de alta frecuencia necesarios para la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) dentro del volumen de la muestra, amplificándolos considerablemente. Esta focalización hace posibles las mediciones de RMN en las condiciones extremas del interior de la célula de yunque de diamante.
"Tuvimos que enfocar los campos de alta frecuencia precisamente donde se encuentra la muestra, entre los yunques de diamante, en un área de unas pocas decenas de micrómetros, que es menor que el diámetro de un cabello humano", explica el Dr. Florian Bärtl, del Laboratorio de Altos Campos Magnéticos (HLD) de Dresde, en la HZDR. "Con el uso de lentes Lenz, pudimos amplificar la señal de alta frecuencia hasta tal punto que, por primera vez, se pudo acceder a datos significativos de RMN para superhidruros". Las mediciones proporcionan información directa sobre las propiedades atómicas de los materiales y ayudan a comprenderlos mejor.
Los campos magnéticos más elevados como prueba de estrés adicional
Anteriormente, el equipo también había investigado los materiales utilizando los imanes pulsados de alto campo del DAN midiendo su resistencia eléctrica. Estos campos magnéticos sirven como prueba de estrés para los superconductores: revelan las intensidades de campo máximas hasta las que el estado superconductor permanece estable.
Sólo la combinación de ambos enfoques -investigaciones de RMN a alta presión y mediciones de resistencia a los campos magnéticos más elevados- proporciona una imagen completa de las propiedades físicas de esta clase de materiales.
La investigación se llevó a cabo en estrecha colaboración con expertos en altas presiones del Centro de Investigación Avanzada en Ciencia y Tecnología de Altas Presiones (HPSTAR) de Pekín. "La colaboración con el HPSTAR fue crucial para nuestro proyecto", afirma el Dr. Dmitrii Semenok. "Las instalaciones de alto campo disponibles allí y la experiencia en instrumentación de alta frecuencia proporcionan las condiciones ideales para estos experimentos".
A largo plazo, los investigadores pretenden comprender mejor los mecanismos físicos de la superconductividad en materiales ricos en hidrógeno e impulsar así el futuro desarrollo de nuevos materiales para tecnologías energéticamente eficientes.
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Publicación original
Dmitrii V. Semenok, Florian Bärtl, Di Zhou, Toni Helm, Sven Luther, Joachim Wosnitza, Ivan A. Troyan, Viktor V. Struzhkin, Hannes Kühne; "Transmission of Radio‐Frequency Waves and Nuclear Magnetic Resonance in Lanthanum Superhydrides"; Advanced Science, Volume 13, 2026-2-8
D. V. Semenok, I. A. Troyan, D. Zhou, A. V. Sadakov, K. S. Pervakov, O. A. Sobolevskiy, A. G. Ivanova, M. Galasso, F. G. Alabarse, W. Chen, C. Xi, T. Helm, S. Luther, V. M. Pudalov, V. V. Struzhkin, Ternary Superhydrides Under Pressure of Anderson’s Theorem: Near-Record Superconductivity in (La, Sc)H12, in Advanced Functional Materials, 2025
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