Nuevos superconductores pueden ser diseñados átomo a átomo

El futuro de la electrónica se basará en nuevos tipos de materiales. A veces, sin embargo, la topología natural de los átomos dificulta la creación de nuevos efectos físicos.

Para abordar este problema, investigadores de la Universidad de Zúrich han diseñado con éxito superconductores átomo por átomo, creando nuevos estados de la materia.

¿Cómo será la computadora del futuro? ¿Cómo funcionará?

La búsqueda de respuestas a estas preguntas es un motor importante de la investigación física básica.

Hay varios escenarios posibles, que van desde un mayor desarrollo de la electrónica clásica hasta la computación neuromórfica y las computadoras cuánticas.

El elemento común en todos estos enfoques es que se basan en nuevos efectos físicos, algunos de los cuales hasta ahora solo se han predicho en teoría.

Los investigadores hacen todo lo posible y utilizan equipos de última generación en su búsqueda de nuevos materiales cuánticos que les permitan crear tales efectos.

Pero, ¿y si no hay materiales adecuados que se produzcan de forma natural?

En un estudio reciente el grupo de investigación del profesor Titus Neupert de la UZH, en estrecha colaboración con físicos del Instituto Max Planck de Física de Microestructuras en Halle (Alemania), presentó una posible solución.

Los investigadores fabricaron los materiales necesarios ellos mismos, un átomo a la vez.

Se están centrando en nuevos tipos de superconductores, que son particularmente interesantes porque ofrecen resistencia eléctrica cero a bajas temperaturas.

A veces denominados diamagnetos ideales, los superconductores se utilizan en muchas computadoras cuánticas debido a sus extraordinarias interacciones con los campos magnéticos.

Los físicos teóricos han pasado años investigando y prediciendo varios estados superconductores.

“Sin embargo, hasta ahora solo un pequeño número se ha demostrado de manera concluyente en los materiales“, dice el profesor Neupert.

En su emocionante colaboración, los investigadores de la UZH predijeron en teoría cómo deberían organizarse los átomos para crear una nueva fase superconductora, y luego el equipo de Alemania realizó experimentos para implementar la topología relevante.

Usando un microscopio de efecto túnel, movieron y depositaron los átomos en el lugar correcto con precisión atómica.

El mismo método también se utilizó para medir las propiedades magnéticas y superconductoras del sistema.

Al depositar átomos de cromo en la superficie del niobio superconductor, los investigadores pudieron crear dos nuevos tipos de superconductividad.

Anteriormente se habían utilizado métodos similares para manipular átomos y moléculas de metal, pero hasta ahora nunca ha sido posible fabricar superconductores bidimensionales con este enfoque.

Los resultados no solo confirman las predicciones teóricas de los físicos, sino que también les dan motivos para especular sobre qué otros estados nuevos de la materia podrían crearse de esta manera y cómo podrían usarse en las computadoras cuánticas del futuro.

Fuente: Rexmolon