Descubren dos estados superconductores que se ocultan como uno solo

Un equipo de científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén realizó un hallazgo sorprendente en el campo de la superconductividad. A través de mediciones altamente sensibles, los investigadores revelaron que dos materiales ultradelgados, el niobio diseleniuro y el tantalio disulfuro, que parecían tener un único estado superconductor, en realidad ocultan una complejidad significativa: cada uno contiene dos estados superconductores que interactúan fuertemente, haciéndolos parecer como uno solo.

Este descubrimiento, publicado en la revista Physical Review Letters, podría tener un impacto considerable en el diseño de materiales para computadoras cuánticas y electrónica de ultraeficiencia. Según los investigadores, "es como escuchar lo que parece ser un solo cantante, solo para descubrir que en realidad es un dúo perfectamente sincronizado".

Durante décadas, los físicos han estudiado los superconductores, materiales que pueden transportar corriente eléctrica sin pérdidas de energía. El niobio diseleniuro (NbSe₂) ha sido uno de los ejemplos más estudiados. Al reducir el material a unas pocas capas atómicas, se observó un comportamiento superconductor aparentemente simple. Sin embargo, los investigadores sospechaban que este modelo era incompleto, lo que llevó a una investigación más profunda.

El estudio estuvo liderado por el estudiante de doctorado Shahar Simon y la estudiante de maestría Maya Klang, bajo la supervisión de los profesores Oded Millo y Hadar Steinberg. A través de espectroscopía de túnel, descubrieron que el NbSe₂ no se comportaba como un superconductor simple regido por un solo orden superconductor. En cambio, identificaron dos órdenes superconductores distintos que interactúan tan fuertemente que se manifiestan como uno solo.

Los investigadores también encontraron este comportamiento oculto en el material relacionado TaS₂. Este hallazgo proporciona una explicación a un rompecabezas que había permanecido sin resolver durante años, ya que las teorías tradicionales no podían reproducir completamente la forma detallada del espectro de energía superconductor observado en experimentos anteriores.

El uso de un modelo más avanzado que incluye dos órdenes superconductores distintos permitió a los científicos explicar las mediciones experimentales con mayor precisión. Este enfoque también tuvo en cuenta cómo se comportan los materiales al aplicar campos magnéticos.

Los resultados sugieren una complejidad adicional en formas más gruesas del material. Según las conclusiones, el NbSe₂ en su forma masiva podría contener tres órdenes superconductores interactuantes, lo que sugiere que la superconductividad en estos materiales es más rica de lo que se había reconocido anteriormente.

Desentrañar esta estructura oculta podría permitir a los investigadores diseñar materiales y dispositivos superconductores con mayor control y precisión. A medida que los científicos avanzan en el desarrollo de computadoras cuánticas y electrónica de ultraeficiencia, comprender cómo se comportan los electrones dentro de los superconductores se vuelve cada vez más importante.

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