Avances en la comprensión de la superconductividad en materiales exóticos

Investigadores de la Universidad RWTH Aachen, liderados por el profesor Dante Kennes, han realizado un avance significativo en la comprensión de la superconductividad en materiales exóticos. Este estudio aborda un problema que ha perdurado en la física: la superconductividad que no se puede explicar a través de las teorías convencionales. La investigación ha sido publicada en la prestigiosa revista Nature, bajo el título “Angle evolution of the superconducting phase diagram in twisted bilayer WSe2”.

La superconductividad permite que la electricidad fluya sin pérdidas de energía, lo cual es altamente beneficioso para diversas aplicaciones tecnológicas avanzadas. Por ejemplo, los superconductores pueden transportar electricidad a largas distancias sin disipar energía, a diferencia de los cables eléctricos convencionales que sufren pérdidas por calor. Además, son fundamentales para generar potentes electromagnetos utilizados en máquinas de resonancia magnética (MRI) y permiten el funcionamiento de trenes de levitación magnética (maglev) a altas velocidades.

Nuevas perspectivas sobre los superconductores no convencionales

No obstante, existe una limitación crucial en el uso de los superconductores tradicionales: requieren ser enfriados a temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto, mediante costosos sistemas de refrigeración. Esta dificultad ha impulsado la investigación hacia superconductores no convencionales que operan a temperaturas más elevadas, facilitando así el proceso de enfriamiento. Los superconductores moiré, una clase de estos materiales, están compuestos por capas cristalinas ultradelgadas —generalmente grafeno— que se desalinean al ser torcidas en ángulos específicos denominados «ángulos mágicos». Este desajuste genera un patrón moiré a gran escala donde los electrones interactúan fuertemente y forman pares mientras se desplazan por el material, fundamento físico de la superconductividad.

Recientemente, se ha descubierto un nuevo superconductor no convencional en láminas retorcidas de diseleniuro de tungsteno; sin embargo, el mecanismo exacto detrás del surgimiento de la superconductividad en este material seguía siendo incierto. En este estudio, los investigadores han demostrado que al modificar el ángulo entre las dos capas, pueden examinar cómo emergen los patrones moiré y controlar la facilidad con la que los electrones pueden emparejarse y desplazarse a través del cristal.

Implicaciones futuras para la investigación en superconductividad

Con esta nueva "perilla de control", los físicos tienen ahora la capacidad de simular los procesos que conducen a la superconductividad, algo extremadamente raro en sólidos. Estas revelaciones podrían también tener aplicaciones en otros superconductores no convencionales, como aquellos basados en cupratos que funcionan a temperaturas más altas. Kennes expresa su entusiasmo por las implicaciones generales del estudio: “Ahora contamos con una plataforma excepcionalmente rara que nos permite pensar en construir fases exóticas de materia con propiedades superconductoras”.