Superconductores podrían ser posibles a temperaturas más altas gracias a los fractales

Un nuevo experimento que utiliza haces de rayos X ha descubierto un patrón sorprendente en un superconductor, un material que conduce la electricidad sin disipar energía. En un tipo particular de superconductor, los átomos de oxígeno se organizan físicamente como un fractal, mostrando el mismo patrón a pequeñas y a grandes escalas.

Los fractales están presentes en lugares tan diferentes como el brécol, la costa inglesa y los mercados financieros. Aquí el patrón fractal dispara el rendimiento del superconductor, según publicaron científicos italianos en el número del 12 de agosto de Nature.

estructura fractal

Estructura Fractal del oxígeno: Nicola Poccia

El nuevo estudio es “física experimental en su máximo exponente”, comentó Jan Zaanen de la Universidad de Leiden en Holanda, quien escribió sobre el artículo en la revista. “Una nueva máquina aparece y nos da una sorpresa que nadie espera”.

Aunque los investigadores no saben aún cómo se forma ese patrón o por qué mejora la productividad, esperan que este descubrimiento ayude en la búsqueda de un superconductor que funcione a temperatura ambiente, según Antonio Bianconi de la Universidad de Sapienza, coautor del artículo. Los físicos han intentado que la superconductividad ocurra a altas temperaturas, pero los que mejor funcionan se quedan a mitad de camino entre el 0 Kelvin y la temperatura ambiente.

Observando un superconductor de óxido de cobre que puede funcionar a unos -233 ºC, Bianconi y su equipo desarrollaron una nueva técnica para obtener una estructura detallada de sus átomos. Bombardearon el superconductor con potentes rayos X generados en el European Synchrotron Radiation Facility en Grenoble. La difracción resultante mostraba la posición de los átomos.

El equipo sabía que el material estaba organizado como un milhojas, con capas de óxido de cobre superconductor alternando con capas de separación. A temperaturas más altas, los átomos de oxígeno tienden a deambular alrededor de la capa de separación. Pero cuando las temperaturas caen, se quedan “quietos”. Estos átomos de oxígeno -y los electrones que atraen a lo que, de otra forma, serían vacíos- se cree que contribuyen a la caída en la resistencia que acompaña a la superconductividad. Pero hasta ahora, nadie había podido ver la estructura con una alta resolución.

Bianconi y su equipo se sorprendieron cuando se dieron cuenta de que el patrón formado por los átomos de oxígeno que antes se movían era un fractal. El patrón era similar a escala micrométrica que a escala milimétrica.

La similitud era totalmente inesperada en los superconductores. “Nos quedamos sin palabras. No podíamos creer lo que estabamos viendo”, aseguró. “Este no es un lugar en el que te esperas encontrar un patrón fractal”.

Para ver si el patrón fractal es importante, el equipo procedió a calentar y enfriar con rapidez el superconductor. Los cristales con fractales más fuertes funcionaban mejor como superconductores a altas temperaturas que los que tenían un patrón fractal más débil. El patrón fractal mejora el rendimiento del superconductor, concluyeron.

El hallazgo es “muy interesante, ya que da un nuevo punto de vista al problema de las altas temperaturas en la superconductividad”, comentó el físico Elbio Dagotto de la Universidad de Tennessee.

Averiguar la razón que hace que los cristales se dispongan en un patrón fractal y cómo influye en la superconductividad son las grandes preguntas, comentó Bianconi. Una vez que los detalles se descubran, los investigadores podrían controlar la organización de los átomos de oxígeno para diseñar mejores superconductores de óxidos de cobre -quizá incluso que operen a temperatura ambiente.

Más información: Nature

Este artículo ha sido traducido de Science News y publicado bajo licencia CC by-sa

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

A %d blogueros les gusta esto: