Alta presión ordena electrones.

Los superconductores de alta temperatura pueden transportar energía eléctrica sin resistencia.

Los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han llevado a cabo la dispersión de rayos X inelástica de alta resolución y han encontrado que una presión uniaxial alta induce un orden de carga de largo alcance que compite con la superconductividad.

Su estudio abre nuevas perspectivas sobre el comportamiento de los electrones correlacionados. Los investigadores informan al respecto en la revista Science .

Transporte de corriente sin pérdidas: los superconductores lo hacen posible pero solo por debajo de una cierta temperatura y presión crítica.

Los superconductores convencionales deben enfriarse hasta un cero casi absoluto, menos 273 grados Celsius, e incluso los superconductores de alta temperatura aún necesitan temperaturas.

De alrededor de 200 grados Celsius para transportar corriente sin resistencia. A pesar de esto, los superconductores ya se utilizan en varias áreas (imanes superconductores, filtros de frecuencia, líneas de alta densidad).

Para desarrollar superconductores que trabajen a temperaturas aún más altas, posiblemente hasta la temperatura ambiente, y que, por lo tanto, contribuyan significativamente a un suministro de energía eficiente.

Los estados electrónicos y los procesos involucrados en la formación del condensado superconductor deben entenderse a un nivel fundamental.

Los investigadores dirigidos por el Profesor Matthieu Le Tacon, director del Instituto de Física del Estado Sólido (IFP) en KIT, han dado un paso significativo hacia adelante: han demostrado que se puede utilizar una alta presión uniaxial para ajustar los estados competidores en un alto nivel.

Superconductor de temperatura. Además de IFP en KIT, el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart, el Instituto Max Planck, para la Física Química de los Sólidos en Dresden, la Instalación Europea de Radiación de Sincrotrón (ESRF) en Grenoble.

Francia, y la Universidad Nacional de la Plata En Argentina participaron en el estudio los resultados se presentan en la revista Science .

Usando dispersión de rayos X inelástica de alta resolución, los científicos examinaron un superconductor de cuprato de alta temperatura, YBa2Cu3O6.67.

En este complejo compuesto, los átomos de cobre y oxígeno forman estructuras bidimensionales a presión.

Cambiar la concentración del portador de carga en estos planos produce una variedad de fases electrónicas que incluyen superconductividad y órdenes de carga.

En el estado de carga ordenada, los electrones «cristalizan» en nanoestructuras en forma de banda. Este estado electrónico generalmente se observa en estos materiales cuando se suprime la superconductividad utilizando campos magnéticos muy grandes, lo que dificulta la investigación con herramientas espectroscópicas convencionales.

La inducción de este estado en YBa2Cu3O6.67 mediante el uso de presión uniaxial en lugar de campos magnéticos permite estudiar su relación con la superconductividad mediante dispersión de rayos X, como descubrieron los investigadores de Karlsruhe, Stuttgart, Dresden, Grenoble y La Plata en su trabajo.

En particular, han podido identificar fuertes anomalías de la excitación de la red relacionada con la formación del orden de carga. «Nuestros resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los electrones en materiales de electrones correlacionados y en los mecanismos que dan lugar a la superconductividad de alta temperatura».

Explica el profesor Matthieu Le Tacon de KIT. «También muestran que la presión uniaxial tiene el potencial de controlar el orden de los electrones en dichos materiales».

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