La colaboración revela la interacción entre el ordenamiento de cargas y la superconductividad a nanoescala

La colaboración revela la interacción entre el ordenamiento de cargas y la superconductividad a nanoescala


20 de mayo de 2022

(Noticias de Nanowerk) La superconductividad a alta temperatura es algo así como el santo grial para los investigadores que estudian materiales cuánticos. Los superconductores, que conducen la electricidad sin consumir energía, prometen revolucionar nuestros sistemas energéticos y de telecomunicaciones. Sin embargo, los superconductores suelen operar a temperaturas extremadamente bajas, lo que requiere congeladores elaborados o refrigerantes costosos.

Por esta razón, los científicos han trabajado incansablemente para comprender los mecanismos fundamentales en la base de la superconductividad a alta temperatura, con el objetivo final de diseñar y construir nuevos materiales cuánticos que sean superconductores cerca de la temperatura ambiente.

Fabio Boschini, profesor del Institut national de la recherche scientifique (INRS), y científicos norteamericanos estudiaron la dinámica del superconductor óxido de itrio-bario-cobre (YBCO), que ofrece superconductividad a temperaturas superiores a lo normal, mediante resonancia resuelta en el tiempo X -dispersión de rayos en los láseres de fuente de luz coherente Linac (LCLS) de electrones libres, SLAC (EE. UU.).

El estudio fue publicado en Ciencia («Coherencia de onda de densidad de carga mejorada en un superconductor de alta temperatura apagado por luz»). En este nuevo estudio, los investigadores pudieron seguir cómo las ondas de densidad de carga en YBCO responden a un «apagado» repentino de superconductividad inducido por un pulso láser intenso.

“Aprendemos que las ondas de densidad de carga (electrones autoensamblados que se comportan como ondas en el agua) y la superconductividad a nanoescala interactúan en escalas de tiempo ultrarrápidas. Existe una conexión muy profunda entre la formación de superconductividad y las ondas de densidad de carga”, dice Fabio Boschini, coinvestigador de este proyecto e investigador asociado del Instituto Stewart Blusson Quantum Matter (Blusson QMI).

«Hasta hace unos años, los investigadores subestimaban la importancia de la dinámica en estos materiales», dijo Giacomo Coslovich, investigador principal e investigador asociado del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en California. «Hasta que surgió esta colaboración, realmente no teníamos las herramientas para evaluar la dinámica de onda de la densidad de carga en estos materiales. Poder estudiar la evolución del orden de carga solo es posible gracias a equipos de recursos compartidos como el nuestro y al uso de un láser de electrones libres, que ofrece nuevos conocimientos sobre las propiedades dinámicas de la materia”.

Con una mejor imagen de las interacciones dinámicas que subyacen a los superconductores de alta temperatura, los investigadores son optimistas de que pueden trabajar con físicos teóricos para desarrollar un marco para una comprensión más sofisticada de cómo surge la superconductividad de alta temperatura.

La colaboración es clave

El presente trabajo fue el resultado de una colaboración de investigadores de varios centros de investigación y líneas de luz líderes. «Comenzamos nuestros primeros experimentos a fines de 2015 con la primera caracterización del material en Canadian Light Source», dice Boschini. Con el tiempo, muchos investigadores de Blusson QMI se involucraron en el proyecto, incluido MengXing Na, a quien asesoré e introduje en este trabajo. Era una parte esencial del análisis de datos”.

«Este trabajo es significativo por varias razones, pero también muestra realmente la importancia de construir colaboraciones y relaciones significativas a largo plazo», dijo Na. «Algunos proyectos toman mucho tiempo, y es gracias al liderazgo y la perseverancia de Giacomo que llegamos aquí».

El proyecto ha reunido al menos a tres generaciones de académicos, algunos de los cuales han seguido su camino como posdoctorados y docentes. Los investigadores esperan expandir este trabajo usando la luz como un botón óptico para controlar el estado de encendido y apagado de la superconductividad.



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