Los investigadores han descubierto una transición superconductora inesperada en películas extremadamente delgadas de diseleniuro de niobio (NbSe₂) que, cuando se vuelven más delgadas que seis capas atómicas, la superconductividad ya no se extiende uniformemente por todo el material, sino que se limita a su superficie.
Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem hicieron un descubrimiento sorprendente sobre cómo se comporta la superconductividad en materiales extremadamente delgados.
Los superconductores son materiales que permiten que la corriente eléctrica fluya sin resistencia, lo que los hace increíblemente valiosos para la tecnología. Por lo general, las propiedades de los superconductores cambian de manera predecible cuando los materiales se vuelven más delgados; Sin embargo, este estudio encontró algo inesperado.
El equipo, dirigido por la estudiante de doctorado Nofar Friedman, bajo la dirección del profesor Yonathan Anahory, del Instituto de Física Racah y el Centro de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad Hebrea, observó de cerca las películas delgadas hechas de diseleniuro de niobio (NbSe₂), un tipo especial de material superconductor en capas, que se puede ensamblar en estructuras donde el espesor se controla con precisión hasta el límite de unas pocas capas.
Mediante el uso de técnicas avanzadas de imágenes magnéticas, los investigadores midieron cómo estos materiales responden a los campos magnéticos a medida que disminuye su grosor.
“Nuestros hallazgos revelan algo completamente inesperado que podría ser omnipresente en los materiales superconductores”, explicó Nofar Friedman, la estudiante de doctorado que dirige el estudio. “En muestras muy delgadas, la superconductividad se comporta de manera diferente a lo que hemos conocido. Parece que, por debajo de un cierto espesor, los superconductores albergan corriente principalmente en sus superficies superior e inferior, en lugar de en todo su volumen. Este hallazgo abre nuevas preguntas sobre la superconductividad en materiales ultrafinos”.
El supervisor del equipo, el profesor Yonathan Anahory, enfatizó la importancia de su método, diciendo: “Nuestras imágenes magnéticas de alta resolución nos permitieron ver detalles que los métodos anteriores no podían detectar. Al encontrar esta superconductividad superficial única, hemos ampliado nuestra comprensión de cómo se comportan los materiales superconductores a escalas extremadamente pequeñas. Esto podría tener implicancias significativas para la investigación y las tecnologías futuras”.
Este descubrimiento arroja nueva luz sobre la superconductividad en películas muy delgadas y desafía las teorías anteriores. También destaca cómo las técnicas de medición especializadas pueden descubrir nuevos fenómenos físicos sorprendentes, lo que podría abrir vías para aplicaciones innovadoras en la tecnología cuántica.
El artículo de investigación titulado “Anomalous Thickness Dependence of the Vortex Pearl Length in Few-Layer NbSe₂”, ya está disponible en Nature Communications.
Investigadores:
Nofar Friedman1,2, Tomer Daniel Feld1,2, Avia Noah1,2,3, Ayelet Jalik1,2, Maya Markman1,2, T.Devidas1,2, Yishya Zur1,2, Einav Greenspan1,2, Alon Guttfreund1,2, Itae Keren1,2, Atzman Vakahi2, Sergei Remennik2, Kenji Watanabe3, Takashi Taniguchi4, Martin Emil Huber5, Igor Aleiner6, Hadar Steinberg1,2, Oded Agham1, Yonathan Anahri1,2.
Instituciones:
1) Instituto de Física de Racah, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2) Centro de Nanociencia y Nanotecnología, Universidad Hebrea de Jerusalem.
3) Facultad de Ingeniería, Centro Académico Ruppin, Israel.
4) Centro de Investigación de Materiales Electrónicos y Ópticos, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón.
5) Centro de Investigación de Nanoarquitectura de Materiales, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón.
6) Departamentos de Física e Ingeniería Eléctrica, Universidad de Colorado Denver.
7) Google Quantum AI, Santa Bárbara, EE. UU.
