Descubren un material superconductor que también es magnético

Los superconductores y los imanes son como el agua y el aceite, no pueden mezclarse para convertirse en un híbrido. O se es un material magnético o se es un superconductor. Al menos, esto es lo que se ha venido creyendo desde hace un siglo. Un hallazgo reciente ha puesto ahora patas arriba esta área de la física.

Un equipo internacional encabezado por Tonghang Han, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha descubierto un “superconductor quiral”, un material que conduce la electricidad sin resistencia y, paradójicamente, es intrínsecamente magnético.

Además, la forma básica del material que exhibe tan sorprendente dualidad es sorprendentemente común: el grafito, el material principal del que están hechas las minas de los lápices.

El grafito está compuesto por múltiples capas de grafeno (láminas de carbono con el grosor de un átomo), que se apilan unas sobre otras y pueden desprenderse fácilmente al aplicar presión, como cuando apretamos la punta de un lápiz contra el papel para escribir en él.

Una sola lámina de grafito puede contener varios millones de láminas de grafeno, que normalmente se apilan siguiendo un mismo patrón. Pero, ocasionalmente, el grafito contiene pequeñas cavidades donde el grafeno se apila siguiendo un patrón diferente.

El equipo del MIT ha descubierto que cuando cuatro o cinco láminas de grafeno se apilan en esta configuración diferente, definible como "romboédrica", la estructura resultante puede exhibir propiedades electrónicas excepcionales que no se observan globalmente en el grafito.

La ilustración muestra pares de electrones superconductores en grafeno romboédrico (la estructura reticular en la zona media de la imagen) que giran en sentido horario o antihorario (correspondientes a los colores azul y rojo). (Imagen: Sampson Wilcox / Michael Hurley / Research Laboratory of Electronics. CC BY-NC-ND 3.0)

En el estudio, Tonghang Han y sus colegas aislaron láminas microscópicas de grafeno romboédrico a partir de grafito y las sometieron a una serie de pruebas eléctricas. Descubrieron que, al enfriarse a 300 milikelvins (aproximadamente 273 grados centígrados bajo cero), el material se convierte en un superconductor, lo que significa que cualquier corriente eléctrica que lo atraviese puede fluir sin resistencia.

También descubrieron, al barrer una muestra con un campo magnético externo de arriba a abajo, las láminas podían alternar entre dos estados superconductores diferentes. Esto sugiere que el superconductor posee cierto magnetismo interno intrínseco. Este comportamiento de conmutación no se observa en otros superconductores.

Tonghang Han y sus colegas exponen los detalles técnicos de su hallazgo en la revista académica Nature, bajo el título “Signatures of chiral superconductivity in rhombohedral graphene”. (Fuente: NCYT de Amazings)