Un equipo internacional de físicos dirigido por la Universidad de Minnesota ha descubierto que un metal superconductor único es más resistente cuando se usa como una capa de espesor atómico.

La investigación, que se publica en Nature Physics, es el primer paso hacia un objetivo más amplio de comprender los estados superconductores no convencionales en los materiales, que posiblemente podrían usarse en la computación cuántica en el futuro.

El diselenuro de niobio (NbSe2) es un metal superconductor, lo que significa que puede conducir electricidad o transportar electrones de un átomo a otro sin resistencia. No es raro que los materiales se comporten de manera diferente cuando tienen un tamaño muy pequeño, pero NbSe2 tiene propiedades potencialmente beneficiosas.

Los investigadores encontraron que el material en forma 2D (un sustrato muy delgado de sólo unas pocas capas atómicas de espesor) es un superconductor más resistente porque tiene una simetría doble, que es muy diferente de las muestras más gruesas del mismo material.

Motivados por la predicción teórica de los coautores Rafael Fernandes y Fiona Burnell de la superconductividad exótica en este material 2D, los profesores Vlad Pribiag y Ke Wang comenzaron a investigar dispositivos superconductores 2D atómicamente delgados.

«Esperábamos que tuviera un patrón de rotación de seis veces, como un copo de nieve», dijo Wang en un comunicado. «A pesar de la estructura de seis veces, solo mostró un comportamiento doble en el experimento. Esta fue una de las primeras veces que [este fenómeno] se vio en un material real», dijo Pribiag.

Los investigadores atribuyeron la simetría rotacional doble recién descubierta del estado superconductor en NbSe2 a la mezcla entre dos tipos de superconductividad que compiten estrechamente, a saber, el tipo de onda s convencional, típico de NbSe2 masivo, y un mecanismo no convencional tipo-d o -p que emerge en NbSe2 de pocas capas. Los dos tipos de superconductividad tienen energías muy similares en este sistema. Debido a esto, interactúan y compiten entre sí.

Pribiag y Wang dijeron que más tarde se dieron cuenta de que los físicos de la Universidad de Cornell estaban revisando la misma física utilizando una técnica experimental diferente, a saber, mediciones de túnel cuántico. Decidieron combinar sus resultados con la investigación de Cornell y publicar un estudio completo.

Burnell, Pribiag y Wang planean basarse en estos resultados iniciales para investigar más a fondo las propiedades del NbSe2 atómicamente delgado en combinación con otros materiales 2D exóticos, lo que en última instancia podría conducir al uso de estados superconductores no convencionales, como la superconductividad topológica, para construir cuánticos. ordenadores.

«Lo que queremos es una interfaz completamente plana a escala atómica», dijo Pribiag. «Creemos que este sistema podrá brindarnos una mejor plataforma para estudiar materiales para usarlos en aplicaciones de computación cuántica».

Fuente: Europapress