Superconductividad del torio: Científicos descubren un nuevo superconductor de alta temperatura

11.11.2019 - Rusia

Un grupo de científicos dirigidos por Artem Oganov, profesor en Skoltech y MIPT, y el Dr. Ivan Troyan en el Instituto de Cristalografía de RAS han logrado sintetizar el decahidruro de torio (ThH10), un nuevo material superconductor con una temperatura crítica muy alta (161 K).

Una propiedad verdaderamente notable de los materiales cuánticos, la superconductividad es una pérdida completa de la resistencia eléctrica bajo condiciones muy particulares, y a veces, muy duras. A pesar del enorme potencial de los ordenadores cuánticos y los detectores de alta sensibilidad, la aplicación de los materiales cuánticos se ve obstaculizada por el hecho de que la superconductividad se manifiesta normalmente a temperaturas muy bajas o presiones extremadamente altas. Hasta hace poco, la lista de superconductores estaba encabezada por el cuprato que contiene mercurio y que se convierte en superconductor a 135 K (-138 °C). Este año, el decahídrido de lantano, LaH10, ha establecido un nuevo récord de -13 oС, que está muy cerca de la temperatura ambiente, aunque en el caso de LaH10 la superconductividad se alcanza en casi 2 millones de atmósferas, una presión que difícilmente puede ser alcanzada en la vida real. Es importante lograr la superconductividad a temperaturas y presiones cercanas a las de la habitación. En 2018, Alexander Kvashnin, un científico investigador del laboratorio dirigido por Skoltech y profesor del MIPT, Artem R. Oganov, predijo un nuevo material, el polihidruro de torio (ThH10), con una temperatura crítica de -32 oС a la presión de 1 millón de atmósferas.

En su reciente estudio, científicos del Instituto de Cristalografía del RAS, Skoltech, MIPT y el Instituto Lebedev de Física del RAS han obtenido con éxito el ThH10 y han estudiado sus propiedades de transporte y superconductividad. Sus hallazgos corroboraron las predicciones teóricas, demostrando que el ThH10 existe a presiones superiores a 0,85 millones de atmósferas y muestra un rendimiento superconductor excepcional a altas temperaturas. Los científicos sólo pudieron determinar la temperatura crítica en 1,7 millones de atmósferas y la encontraron -112 oС, lo cual es consistente con la predicción teórica para este valor de presión, colocando al ThH10 entre los superconductores de alta temperatura que rompen récords.

"La teoría moderna, y en particular el método USPEX desarrollado por mí y mis estudiantes, demostraron una vez más su asombroso poder predictivo. ThH10 traspasa los límites de la química clásica y posee propiedades únicas que se predijeron teórica y recientemente confirmadas por el experimento. Más notablemente, los resultados experimentales obtenidos por el laboratorio de Ivan Troyan son de muy alta calidad", dice Artem R. Oganov, codirector del estudio y profesor en Skoltech y MIPT.

"Descubrimos que la superconductividad predicha en teoría existe en -112 oС y 1,7 millones de atmósferas. Dada la fuerte consistencia entre la teoría y el experimento, sería interesante comprobar si ThH10 mostrará superconductividad hasta -30-40 °C y presiones más bajas como se predijo", dice el codirector del estudio, el Dr. Ivan Troyan.

"El hidruro de torio es sólo uno de los elementos de una clase grande y de rápido crecimiento de superconductores de hidruro. Creo que en los próximos años, la superconductividad del hidruro se expandirá más allá de la gama criogénica para encontrar aplicaciones en el diseño de dispositivos electrónicos", dice el primer autor del estudio y estudiante de doctorado de Skoltech, Dmitry Semenok.

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