El miércoles, Nature publicó un artículo que describe una mezcla de elementos que pueden ser superconductores a temperatura ambiente. El trabajo sigue una tendencia general de encontrar nuevas formas de introducir hidrógeno en una mezcla de otros átomos mediante el uso de presión extrema. Esta tendencia produjo una variedad de superconductores de alta temperatura en investigaciones anteriores, aunque caracterizarlos fue difícil debido a las presiones involucradas. Este nuevo químico, sin embargo, se superconduce a presiones mucho más bajas que las versiones anteriores, lo que debería facilitar que otros repliquen el trabajo.
Sin embargo, al laboratorio que produjo el químico se le retiró uno de sus artículos anteriores sobre la superconductividad a alta temperatura debido a la falta de detalles sobre una de sus mediciones clave. Por lo tanto, es una apuesta justa que muchos otros investigadores intentarán replicarlo.
Entorno de baja (más o menos) presión
La forma de superconductividad involucrada aquí requiere que los electrones se asocien entre sí, formando lo que se llama pares de Cooper. Una de las cosas que fomenta la formación de pares de Cooper es una vibración de alta frecuencia (llamada fonón) entre los núcleos atómicos con los que están asociados estos electrones. Eso es más fácil de organizar con núcleos ligeros, y el hidrógeno es el más ligero que existe. Por lo tanto, se cree que encontrar formas de introducir más hidrógeno en un producto químico es una ruta viable para producir superconductores de mayor temperatura.
Sin embargo, la forma más segura de hacerlo implica presiones extremas. Estas presiones pueden inducir al hidrógeno a entrar en la estructura cristalina de los metales o formar sustancias químicas ricas en hidrógeno que son inestables a presiones más bajas. Ambos enfoques han dado como resultado productos químicos con temperaturas críticas muy altas, el punto más alto en el que admitirán la superconductividad. Si bien estos se han acercado a la temperatura ambiente, sin embargo, las presiones requeridas fueron múltiples Gigapascales, siendo cada Gigapascal casi 10,000 veces la presión atmosférica al nivel del mar.
En esencia, esto implica intercambiar temperaturas impracticables por presiones impracticables.
Sin embargo, la esperanza era que pudiéramos usar estos productos químicos para identificar los principios generales que producen este tipo de superconductividad rica en hidrógeno, y luego usarlos para identificar otros productos químicos que muestran un comportamiento similar en condiciones que son mucho más fáciles de mantener.
Eso es lo que está pasando en el nuevo periódico. El equipo de investigación se concentró en el lutecio basándose en el hecho de que la ocupación de sus orbitales electrónicos debería proporcionar algunos electrones más que podrían participar en la formación de pares de Cooper, lo que posiblemente facilitaría la superconductividad. Y agregaron pequeñas cantidades de nitrógeno con la esperanza de que dopar el material permitiera que el químico adoptara una configuración que ayudara a estabilizarlo, lo que podría reducir las presiones requeridas.