Superconducción: Comportamiento similar al de un cuprato en una película de níquel-óxido
Se ha descubierto un gas de electrones bidimensional
Los superconductores transmiten la corriente eléctrica sin pérdida a cualquier distancia y juegan un papel importante en las computadoras cuánticas y en las imágenes médicas. Pero las estrellas entre los conductores eléctricos trabajan exclusivamente a temperaturas extremadamente bajas. Desde el descubrimiento de los cupratos superconductores de alta temperatura en 1986, los científicos han estado buscando un comportamiento similar en otros materiales. No fue hasta 2019 que se informó de la superconductividad en un óxido de níquel, pero el mecanismo subyacente aún no está claro. Físicos teóricos del Centro de Nanointegración (CENIDE) de la Universidad de Duisburg-Essen (UDE) han estudiado las propiedades electrónicas y han encontrado una posible explicación.
Vista lateral de la capa infinita (izquierda) y de la estructura perovskita (derecha) en el SrTiO3. Sólo la película de la capa infinita produce un gas de electrones bidimensional en la interfase (perfilada en azul).
(c) CENIDE, Pentcheva/Geisler
Dado que el óxido de níquel neodimio en bruto (NdNiO2), que exhibe una estructura cristalina análoga y un número de electrones de valencia como los cupratos, no muestra superconductividad, la Prof. Rossitza Pentcheva y el Dr. Benjamin Geisler se centraron en el papel de la geometría cinematográfica. Simularon una capa delgada de 1,5 nanómetros de este llamado níquelato de capa infinita sobre un sustrato de titanato de estroncio (SrTiO3) en comparación con una película de perovskita (NdNiO3) basada en simulaciones de mecánica cuántica en la supercomputadora MagnitUDE.
El gas electrónico bidimensional descubierto
A pesar de que ambos sistemas tienen un desajuste de carga en la interfaz, aparece una gran diferencia al acomodarla: Sólo en el caso de la capa infinita la falta de coincidencia de carga lleva a la formación de un gas electrónico bidimensional en la interfaz. "Se sabe por otras combinaciones de materiales que tal gas de electrones bidimensional puede ser superconductor" explica Pentcheva. Además, en contraste con la masa, la película de capa infinita muestra un comportamiento electrónico similar al del cuprato, lo que indica que la geometría de la película puede jugar un papel significativo en la aparición de la superconductividad.
Cuanto más se sepa sobre el origen de la superconductividad, mayores serán las posibilidades de que la propiedad buscada pueda ser inducida específicamente en sistemas de materiales hechos a medida, incluso a temperatura ambiente.
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