Primer superconductor no convencional encontrado en la naturaleza
Este es el cuarto superconductor natural.
Imagen de un cristal de miasita cultivado para este trabajo.
Crédito de la imagen: Paul Canfield.
Los científicos han encontrado el primer superconductor no convencional cuya composición química también se encuentra en la naturaleza. El mineral en cuestión se llama miasita, una sustancia verdaderamente peculiar. Sólo hay otros tres superconductores naturales, pero siguen las reglas de la teoría de Bardeen-Cooper-Schrieffer, la primera teoría microscópica de la superconductividad. La miasita cultivada en laboratorio es diferente.
Superconductividad significa la capacidad de no tener resistencia eléctrica (por lo tanto, transmitir electricidad sin desperdicio de energía) mientras empuja campos magnéticos fuera del material. Esto sucede por debajo de una cierta temperatura crítica. En los superconductores convencionales, esto se debe a la formación de pares de electrones unidos en un estado. Se les conoce como parejas de cobre. Los superconductores no convencionales, en cambio, muestran las mismas características macroscópicas, pero algo diferente causa este estado.
Existe otra diferencia entre los superconductores convencionales y no convencionales. El primero tiende a tener una temperatura crítica mucho más cercana al cero absoluto, mientras que el segundo puede tener superconductividad de alta temperatura. Ahora bien, cuando hablamos de alta temperatura nos referimos a más de 77 Kelvin, todavía lejos del santo grial de la superconductividad a temperatura ambiente, pero al menos en camino.
Aquí es donde entra en juego la miasita. A pesar de su baja temperatura crítica de -267,75 °C (-449,95 °F), comparte las propiedades no convencionales de los superconductores con una temperatura crítica más alta y los investigadores esperan utilizarla para comprender mejor el origen de la superconductividad no convencional. . El mineral tiene una fórmula química compleja con 17 átomos de rodio y 15 de azufre (Rh17S15).
"Intuitivamente, uno piensa que esto es algo que se produce deliberadamente durante una búsqueda enfocada, y no es posible que exista en la naturaleza", dijo en un comunicado el autor principal Ruslan Prozorov, del Laboratorio Nacional Ames. "Pero resulta que sí".
La miasita en la naturaleza se encontró cerca del río Miass en el Óblast de Chelyabinsk, Rusia. Los elementos que lo componen tienden a reaccionar con el oxígeno, por lo que es bastante raro. Tampoco se convierte en cristales bien formados, por lo que sólo mediante el crecimiento en laboratorio se pueden evaluar sus propiedades.
Los investigadores analizaban los sistemas de rodio-azufre como un lugar donde podrían existir superconductores interesantes. El grupo de Prozorov mantuvo el material un poco por encima del cero absoluto (-273,1°C/-460°F) y una vez establecida la superconductividad probaron qué tan convencional era.
Una prueba se llama "profundidad de penetración de Londres". En un superconductor convencional, un campo magnético débil puede penetrar la mayor parte del material a una longitud constante. En uno no convencional, esto cambia con la temperatura.
Otro enfoque consistía en golpear el material con electrones de alta energía provocando defectos. Los superconductores no convencionales son muy sensibles a estos defectos. Y la miasita se comportó como un superconductor no convencional.
"Es como encontrar un hoyo de pesca escondido lleno de peces grandes y gordos. En el sistema Rh-S descubrimos tres nuevos superconductores. Y, a través de las mediciones detalladas de Ruslan, descubrimos que la miasita es un superconductor no convencional", añadió el profesor Paul Canfield. , de la Universidad Estatal de Iowa y el Laboratorio Ames. Canfield sintetizó el miasita para este proyecto.
Un artículo que describe los resultados se publica en la revista Communications Materials.