La superconductividad acaba de revelar un secreto que llevaba años oculto: "Son el vestigio que queda una vez que la fase en sí ha desaparecido"

Los superconductores son enormemente prometedores para la comunidad científica en la actualidad, pero la gran cantidad incógnitas sobre este estado de los materiales hace que aún sean unos grandes desconocidos. Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois ha descubierto un comportamiento que nunca se había observado hasta ahora en superconductividad, con un nuevo tipo de movimiento de electrones en forma de ondas que se ha observado ahora por primera vez.

Los materiales en estado de superconductividad llevan años siendo muy prometedores para los científicos por el gran potencial que tienen sus propiedades para la computación y la energía, en especial la capacidad de conducir electricidad sin ninguna resistencia, al contrario de lo que sucede hoy, ya que una parte siempre se pierde por la generación de calor.

El estado de superconductividad se produce cuando electrones libres logran condensarse en una especie de estado cuántico de baja de energía, lo que se produce en algunos materiales a temperaturas muy bajas. Estos electrones se organizan en lo que se conoce como parejas o pares de Cooper y pueden moverse sin interferencias dentro de un material, precisamente lo que permite que sean tan únicos.

Para esta situación, la comunidad científica había teorizado en el año 2007 la existencia de un nuevo tipo de movimiento de electrones, llamado onda de densidad de pares. Debido a este movimiento, las parejas de electrones forman patrones concretos, como los que se forman en la arena con ciertos sonidos, pero hasta ahora no se había podido demostrar esto en ningún experimento.

Algo que cambia ahora, ya que por primera vez se ha encontrado evidencia de la existencia de este tupo de movimiento de electrones en los materiales superconductores, como se extrae del trabajo realizado por un grupo de expertos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, de Estados Unidos, y como explican los autores en un comunicado.

En concreto, las pruebas del experimento se han realizado en la superficie de un material metálico muy concreto llamado ditellururo de uranio, que se convierte en un superconductor cuando la temperatura baja por debajo de 2,1 grados Kelvin, lo que equivale a -271ºC.

Esta propiedad se ha comparado con la sonrisa del gato de Alicia en el país de las maravillas

"Son el vestigio que queda una vez que la propia fase ha desaparecido", afirma el físico Eduardo Fradkin, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. 

El autor hace un símil entre este fenómeno de la superconductividad y la sonrisa del Gato de Cheshire. Esto hace referencia a la amplia sonrisa e irónica del gato de Alicia en el país de las maravillas, ya que cuando este se desvanece en el aire, es lo último que desaparece, precisamente como ocurre con la onda de densidad de pares.

"En los superconductores convencionales, los pares de Cooper se forman cuando se produce la transición de fase completa, pero en este sistema, su observación en las ondas de densidad de pares por encima del punto de transición demuestra que se forman previamente en un estado diferente", añade el autor.

Los investigadores han podido demostrar la existencia de este fenómeno gracias al uso de una forma personalizada y especialmente pura de ditellururo de uranio, midiendo los cambios microscópicos con un microscopio de campo magnético que funciona en varias direcciones a la vez.

"Gracias a los nuevos métodos para obtener muestras de mayor calidad, hemos podido observar firmas espectrales que responden a la temperatura y a los campos magnéticos exactamente como deberían hacerlo las ondas de densidad de pares. Incluso hemos demostrado que los modos persisten por encima de la temperatura a la que desaparece la superconductividad, una predicción teórica reveladora que hasta ahora no se había observado de forma convincente", afirma la física Vidya Madhavan, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Este estudio y el conocimiento que aporta sobre el movimiento de los electrones en superconductividad se puede utilizar podría servir a los científicos para avanzar en el desarrollo de materiales de este tipo a menor temperatura y con aplicaciones prácticas potenciales en computación, energía y transporte.