Investigadores del MIT han creado este material a partir de capas de átomos, que miden solo unos pocos milmillonésimos de metro. Gracias a su estructura ondulada, pueden observar fenómenos cuánticos de una manera más accesible.
Micrografía electrónica de transmisión de un material con capas onduladas de átomos.
Crédito: Checkelsky Lab, MIT
Uno de los grandes avances de esta investigación es la fabricación racional del material. Al comprender cómo interactúan los átomos, los investigadores son capaces de crear materiales con propiedades novedosas. El resultado es un cristal compuesto de miles de capas atómicas perfectamente onduladas.
Los materiales denominados bidimensionales, constituidos por una o pocas capas de átomos, atraen cada vez más la atención de los físicos. Al modificar la estructura de estas capas, es posible hacer emerger fenómenos como la superconductividad. Sin embargo, el pequeño tamaño de estos materiales dificulta su estudio.
El equipo del MIT encontró una solución creando cristales mediante reacciones químicas simples. Calientan polvos en un horno para obtener capas superpuestas de átomos de tántalo, azufre y estroncio. Las ondulaciones que se forman entre las capas se deben a diferencias en el tamaño de los átomos. Estas capas onduladas modifican las propiedades del material.
Estas ondulaciones influyen en cómo se desplazan los electrones en el material. En las zonas huecas, los electrones circulan más fácilmente, lo que hace que la superconductividad sea más fuerte en ciertas partes. Las propiedades metálicas también se modifican: los electrones prefieren moverse en una dirección en lugar de otra.
Animación que muestra la estructura atómica de un nuevo material compuesto por capas atómicas onduladas.
Crédito: Paul Neves, MIT
Este material abre nuevas vías para numerosas aplicaciones en el campo de las tecnologías avanzadas. Los investigadores han descubierto así una familia de materiales con propiedades aún inexploradas.
¿Qué es la superconductividad?
La superconductividad es un fenómeno físico en el que ciertos materiales pueden conducir electricidad sin ninguna resistencia cuando se enfrían por debajo de una temperatura crítica, generalmente muy fría. Esto significa que la corriente eléctrica fluye sin pérdida de energía, a diferencia de los materiales convencionales como el cobre.
Este fenómeno tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, los superconductores se utilizan en los imanes potentes de los escáneres de resonancia magnética (IRM) o en los trenes de levitación magnética. La investigación está orientada a descubrir superconductores que funcionen a temperaturas menos frías para aplicaciones aún más amplias.