Este trabajo comenzó en 1975, durante la finalización de un proyecto de diploma en el Instituto de Tecnología Electrónica de Moscú. Luego quise crear un elemento activo de película utilizando electrones calientes. Pero cuando conocí la hipótesis de Ginzburg-Kirzhnits, propuesta en 1963, me di cuenta de que los sándwiches que tenía que crear cumplían exactamente los requisitos de esta hipótesis.

En 1957 Bardeen-Cooper-Schrieffer creó la teoría de la superconductividad, donde el papel principal en el fenómeno de la superconductividad se asignaba a la formación de pares de electrones mediante la interacción con fonones y la temperatura crítica de transición de un metal al estado de superconductividad está determinada por una cierta temperatura característica de los fonones. Esta temperatura característica es aproximadamente igual a la temperatura de Debye de los fonones, y la temperatura crítica de transición del metal al estado superconductor está determinada por la fórmula:

donde gramo una constante proporcional a la fuerza de atracción entre los electrones. Dado que la temperatura de Debye de los fonones no puede exceder varios cientos de grados, una estimación aproximada del mecanismo de superconductividad de los fonones en ese momento mostró que la temperatura crítica del mecanismo de los fonones no puede exceder los 25 ° K. Por lo tanto, Ginzburg-Kirzhnits propusieron usar otras partículas para emparejar electrones, por ejemplo del tipo excitones electrónicos. Dado que la temperatura de Debye de los excitones puede ser de miles e incluso decenas de miles de grados, cálculos teóricos aproximados han demostrado que la temperatura crítica del mecanismo excitónico para la transición de un metal al estado superconductor puede alcanzar los 300 ° K o más, lo que corresponde a temperatura ambiente y superior. Así nació el diseño del sándwich de Ginzburg-Kirzhnitz para el mecanismo de superconductividad de excitones, que se ve en la Fig. 1, aunque ahora estoy seguro de que en tal sándwich el emparejamiento de electrones nunca ocurrirá a través de la interacción con excitones.

Fig.1 Sándwich para el mecanismo de excitón de la superconductividad.

Además, puedo decir que durante el desarrollo de la teoría excitónica de la superconductividad de alta temperatura, se cometió una inexactitud en el cálculo de las funciones de onda del electrón, por lo que la temperatura crítica del mecanismo del excitón puede alcanzar no solo la temperatura ambiente, sino también superarla en varios veces. En ese momento tuve la oportunidad de reunirme con uno de los desarrolladores de la teoría de la superconductividad de alta temperatura. Cuando le pregunté si podría surgir un mecanismo excitónico de superconductividad en una estructura formada por bolas de metal que miden varias distancias interatómicas, rodeadas por una fina capa de dieléctrico y comprimidas a distancias interatómicas. Él respondió que es en tales estructuras donde se debe observar. Desde entonces, comenzó a crear sándwiches multicapa, en los que la capa principal tenía la estructura antes mencionada. Al final del proyecto de tesis, descubrí que en varias muestras hay saltos de corriente en las características corriente-voltaje y su conductividad cambia en un orden de magnitud a un voltaje determinado. Esto se muestra en la Fig. 2. La Figura 3 muestra una característica típica de las estructuras superconductor-aislante-superconductor.

Fig.2 V.A.H. muestras medidas en 1976

Fig. 3 Características típicas de corriente-voltaje de las estructuras. superconductor aislante superconductor.

Tal comportamiento de la característica corriente-voltaje en los fenómenos estudiados existe sólo en estructuras superconductor-aislante-superconductor (S - I -S). Me reuní nuevamente con uno de los desarrolladores de la teoría de la alta temperatura y logré convencerlo de que tales características pueden estar dadas por estructuras.SI-S. No creía en estos resultados, ya que teóricamente demostraron que es prácticamente imposible implementar el mecanismo excitónico de superconductividad en la práctica, ya que el metal debe tener un espesor de 5 Å, y esta es una capa atómica, lo cual es imposible de obtener. Pero la teoría es teoría y la práctica sigue siendo el criterio de la verdad.

Pensé que, habiendo llegado a Voronezh por encargo, podría seguir trabajando inmediatamente. Pero el destino resultó diferente. Y cuando leí el artículo en 1987. sobre el descubrimiento de la cerámica superconductora, donde se escribió cuando Müller llegó a Bednorz y le preguntó cómo crear una estructura formada por bolas de metal de varios tamaños interatómicos, rodeadas por una fina capa de dieléctrico y comprimidas a distancias interatómicas. Él respondió sinterizando cerámica. Así nacieron las cerámicas superconductoras, la temperatura crítica, que en ese momento alcanzaba los 112° K. Después de eso, pensé que pronto alcanzarían la temperatura ambiente. Lo único que me consoló un poco fue que las muestras no se obtuvieron mediante sinterización de cerámica, sino mediante cultivo natural en determinados ambientes. Después de este mensaje abandoné por completo la superconductividad. Pero han pasado casi veinte años desde el descubrimiento de las cerámicas superconductoras y no ha habido informes sobre el descubrimiento de la superconductividad a temperatura ambiente.

En diciembre de 2002 Se me ocurrió la idea de examinar una vez más muestras hechas hace casi 30 años. Llegué al garaje, abrí la maleta de mis alumnos y los llevé al laboratorio. Y ahora sobre lo que vi en ellos.

En la Fig.4 , arroz.5 , arroz.6 , ves tres gráficos y VAC., Arribasemi quéNacido en 1976, en el centro hay una característica típica de corriente-voltaje. para estructuras SIS,En el fondo CVC. muestras medidas en 2002

Fig.4 V.A.H. Medido en 1976

Fig.5 V.A.H. típico Estructuras S-I-S.

Fig.6 V.A.H. Medido en 2002

Todos ellos tienen tres secciones características, inicial con alta resistencia, luego cuando el voltaje alcanza 2Δ / mi , un salto de corriente, y el tercero como en la tunelización convencional en estructuras metal-aislante-metal. Pero si las características obtenidas están asociadas con el fenómeno de la superconductividad, entonces debe haber una temperatura crítica a la que la superconductividad desaparezca. Al conectar muestras a una fuente de corriente continua, en función de la característica corriente-voltaje. Se observa un bucle de gestíresis. Además, la amplitud de la gestiresis es función de la temperatura y en una temperatura crítica se vuelve igual a cero. En la Fig. 7 se ve la dependencia del ancho de la gestiresis con la temperatura.

Fig. 7. Dependencia de la amplitud de la gestiresis de la temperatura:

a) a 77°K, b) a 300°K, c) a 620°K.

Se puede suponer que en sándwiches de capas tan complejos la histéresis puede deberse a iones móviles. Pero en este caso, al disminuir la temperatura, la duración de la gestiresis debería disminuir, ya que la movilidad de los iones disminuye. Y en los gráficos de la Fig. 7 vemos la imagen opuesta: al disminuir la temperatura, aumenta el ancho de la gestiresis, lo cual es típico solo para estructuras. SI-S. Con base en estos resultados, podemos concluir que la temperatura crítica de transición al estado superconductor de las muestras en estudio es de aproximadamente 620°K. o 350°C.

Si estas muestras son superconductoras, entonces los efectos Josephson deberían estar presentes en ellas. Al dividir la muestra en partes, se identificaron áreas donde el espesor del dieléctrico entre los metales no excedía los 20 Å. Al medir muestras seleccionadas en trazadores de curvas, al aplicar un voltaje alterno con una frecuencia de 50 Hz. Se observó una elipse en la pantalla. Puedes ver esto en la Fig. 8.

Fig.8. Elipse en tensión alterna.

Fig.9. Elipse más pulsosgenerador de pasos.

Como me dijo un profesor de Moscú: una elipse como elipse no tiene nada de interesante. De hecho, tiene la forma geométrica correcta y no hay nada interesante en la elipse en sí. Lo interesante es cómo se obtuvo en la pantalla del caracterógrafo. Hay dos formas de obtener una elipse: desde una fuente de señal a través de una cadena R-C o desde dos fuentes de señal. La primera opción se simuló mediante un programa informático. A medida que la elipse se acercaba al eje vertical u horizontal, la elipse degeneraba en una línea recta. Y como se ve en la Fig. 8, la elipse es casi horizontal. Esto significa que la elipse se obtuvo utilizando dos fuentes de señal. Si una fuente de señal es un trazador de curva, entonces la segunda fuente de señal solo puede ser la muestra en estudio. Si nos fijamos en la fig. 9 en otro trazador de curvas, luego, cuando se enciende el generador de pasos, se observan pulsos del generador de pasos en la elipse. La muestra se comporta de tal manera que cualquier señal que reciba es la que genera. Sé que no se sabe nada sobre la generación de baja frecuencia mediante uniones Josephson. Pero esto es fácil de comprobar para quienes tienen la oportunidad de trabajar con estas transiciones. Basta conectar uno de los superconductores a través de la capacitancia y en la pantalla de carácter de curva observará una elipse y pulsos y cualquier otra señal que se utilice en el carácter de curva.

Para estudiar muestras en corriente continua, se eliminó la capacitancia. La muestra se conectó al trazador de curvas como a una fuente de corriente continua. Como resultado, a voltaje cero a través de la muestra, fluyó una corriente continua a través de ella. Puedes ver esto en la Fig. 10. En superconductividad, dicha corriente se denomina corriente de Josephson superconductora constante y es causada por la tunelización de pares de Cooper cuando se viola su coherencia de fase.

Figura 10. superconductor corriente, a voltaje cero en la muestra.

Figura 11. Dependencia de la corriente superconductora del magnético. campos.

Figura 12. ControlConsuperconductor descarga eléctrica

Si se trata de una corriente superconductora, entonces en un campo magnético debería dar un patrón de difracción. El experimento se llevó a cabo utilizando imanes permanentes y la distancia entre el imán y la muestra varió. La corriente se midió en función de la distancia entre el imán y la muestra. Puedes ver los resultados obtenidos en la Fig. 11. La inclinación hacia la izquierda, según la teoría de la superconductividad, está asociada con la adición del propio campo magnético al campo externo, que se produce con altas corrientes a través de la unión. Quiero decir de inmediato que al examinar por separado cada capa que forma el sándwich, no se observó ninguna de las características anteriores. Por tanto, se puede suponer que la formación de pares de Cooper se produce mediante la interacción de electrones de la capa principal con partículas de otra capa. Quizás este sea un mecanismo excitónico. Y si esto es así, entonces con la ayuda de un electrodo metálico adicional existente en el sándwich, la corriente superconductora se puede controlar fácilmente. Cuando se aplicaron pulsos del generador paso a paso al electrodo adicional, apareció una familia de características de salida en la pantalla del gráfico de curvas. Puedes ver esto en la Fig. 12. Se parece a una familia de características de salida de transistores. Por lo tanto, utilizando el efecto de controlar la corriente superconductora, es posible crear elementos activos para convertir y amplificar señales eléctricas. Los dispositivos creados con este efecto podrán funcionar a temperaturas desde 0°K. hasta 620°K. y en frecuencias superiores a 100 GHz. Así, en la Fig. 12 se ven las características del primer dispositivo activo superconductor para convertir y amplificar señales eléctricas.

Y ahora sobre el estudio de la absorción y emisión de ondas electromagnéticas de microondas. La muestra se conectó al trazador de curvas como fuente de voltaje. El tramo inicial del cruce de Josephson se puede ver en la Fig. 13.

Fig. 13. Sección inicial de la característica corriente-tensión.

Fig. 14. Característica corriente-tensión. cuando se expone a Ondas electromagnéticas de microondas.

Figura 15. Estructura de la capa principal.

Al inicio del tramo se observa histéresis, cuya amplitud depende del campo magnético. Cuando se aplica un campo magnético, la amplitud de la gestíresis aumenta. Esta transición estuvo expuesta a microondas. radiación, y los resultados se presentan en la Fig. 14. Como puedes ver, como resultado de la absorción de ondas electromagnéticas, se formó un escalón horizontal. La magnitud de este paso en voltios está relacionada con la frecuencia de irradiación, la carga del electrón y la constante de Planck. Las mediciones y cálculos preliminares de la constante de Planck muestran que su valor coincide con el valor de la tabla con una precisión del 0,02 por ciento. Para mejorar la precisión, se necesitan instrumentos de medición calibrados. Y ahora sobre la radiación de ondas electromagnéticas. Si se aumenta la corriente que fluye a través de la muestra, se forman bolas de plasma de color rojo violeta sobre la superficie, lo que corresponde al plasma de aire. Esto ocurre cuando la intensidad de las microondas emitidas. Las ondas electromagnéticas alcanzan valores suficientes para ionizar las moléculas de aire. Como resultado de la formación de perlas de plasma, se forma un rastro en la superficie de la muestra, que revela ligeramente la estructura del material de la capa principal del sándwich. Puedes ver esto en la Fig. 15. La foto fue tomada con un aumento muy alto, por lo que la claridad no es muy buena.

Ahora analicemos los resultados obtenidos. Tuve que reunirme con científicos y especialistas. Algunos de ellos intentan explicar los resultados obtenidos por los fenómenos de contacto, aunque no dicen cuáles. Por tanto, me gustaría decir que parece que tienen un conocimiento deficiente de las características de los fenómenos de contacto y, especialmente, de los fenómenos de túneles en las estructuras. S-ES. Otros coinciden en que todas las características dadas corresponden a las estructuras.S-I -S, pero para confirmar la superconductividad es necesario medir la susceptibilidad diamagnética de las muestras, ya que al pasar al estado superconductor todos los materiales se vuelven fuertemente diamagnéticos. Estoy de acuerdo con ésto. Pero abordemos esta cuestión desde el otro lado. Digamos que estamos investigando las propiedades diamagnéticas de los materiales, no conocemos los resultados dados en este trabajo y nos llegan estas estructuras. Detectamos en ellos un fuerte diamagnetismo a temperatura ambiente, como los superconductores. ¿Podemos decir que esto es superconductividad? Por supuesto que no, ya que la principal propiedad de la superconductividad es cuando la resistencia del conductor se vuelve cero. Si nos fijamos en la fig. 10, luego a voltaje cero fluye una corriente a través de la muestra. Y esto simplemente confirma que la resistencia de la muestra es cero. Además, todos los efectos de Josephson están asociados únicamente con la tunelización de pares de Cooper, y en las muestras estudiadas observamos casi todos los efectos de Josephson. Esto significa que se puede argumentar que existen pares de Cooper en las muestras en estudio, y la existencia de pares de Cooper es la condición principal para la aparición de superconductividad, según la teoría BCS. Durante la investigación se descubrieron una temperatura y una corriente críticas y las muestras en un campo magnético se comportan de la misma manera que las estructuras superconductoras-aislantes-superconductoras. Por tanto, no hay duda de que las bolas de metal rodeadas por una fina capa de dieléctrico se encuentran en un estado de superconductividad a temperatura ambiente y superior. Realizaremos estudios diamagnéticos de las muestras lo antes posible. Pero no hay duda de que las propiedades diamagnéticas de las muestras serán las mismas que las de los superconductores convencionales, ya que en la naturaleza no existen dos fenómenos diferentes que presenten las mismas propiedades. Gracias por su atención. Estaré agradecido a todos los que puedan brindar apoyo y asistencia en este trabajo.

Literatura:

1. Ginzburg V.L., Kirzhnits D.A. El problema de la superconductividad a altas temperaturas - M.: Nauka, 1977. – 400 p.

2.Bukkel V. Superconductividad. – M.: Mir, 1975.-364 p.

3. Solimar L. Efecto túnel en superconductores. – M.: Mir, 1974.- 428 p.

4. Derunov V. Sitio web

Derechos de autor de la ilustración ThinkStock Captura de imagen Los superconductores se pueden utilizar para crear redes eléctricas.

A aproximadamente -270 grados Celsius, algunos metales dejan pasar la corriente eléctrica sin resistencia. Sin embargo, los científicos han aprendido a lograr la superconductividad a una temperatura más alta, de aproximadamente 130 Kelvin (-143 Celsius), y no se detienen ahí, creyendo que esta valiosa propiedad se puede reproducir a temperatura ambiente.

Los superconductores se caracterizan por una ausencia total de resistencia. Los llamados superconductores de tipo I desplazan completamente el campo magnético.

Sustancias similares de tipo II permiten la presencia de superconductividad y un fuerte campo magnético al mismo tiempo, lo que hace que su gama de aplicaciones sea extremadamente amplia.

¿Qué es la superconductividad?

El fenómeno en sí fue descrito por la química y física holandesa Heike Kammerling-Ottes en 1911. Ganó el Premio Nobel dos años después.

El concepto de superconductividad apareció por primera vez en los trabajos científicos del académico soviético Lev Landau, quien, por cierto, también recibió el Premio Nobel por su trabajo en 1962.

La superconductividad de los metales se explica mediante el concepto de los llamados “pares de Cooper”: dos electrones unidos mediante un cuanto con un momento angular total nulo.

Se producen pares de electrones similares en la red cristalina de algunos metales cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas.

Sin embargo, más tarde, con la ayuda de cupratos, cerámicas con un alto contenido de cobre, los científicos lograron la aparición de la superconductividad a temperaturas significativamente superiores al punto de ebullición del nitrógeno (-196 grados Celsius), lo que, dada la producción generalizada de nitrógeno líquido, hace Sustancias sin resistencia relativamente cómodas de usar.

Gracias a estos experimentos, los superconductores se generalizaron y hoy se utilizan, en particular, para obtener imágenes en dispositivos de diagnóstico médico como escáneres magnéticos y resonadores magnéticos.

También se utilizan ampliamente en aceleradores de partículas en la investigación de física.

¿Y luego el grafeno?

El profesor de la Universidad Aalto de Helsinki y del Instituto Landau de Física Teórica de la Academia de Ciencias de Rusia Grigory Volovik, en el marco de la Conferencia Internacional de Moscú sobre Tecnologías Cuánticas, habló sobre la posible consecución de la superconductividad a altas temperaturas utilizando grafeno, una modificación plana .

Se prevé que el grafeno, al igual que los superconductores, tendrá un futuro brillante: los fabricantes de bombillas y chalecos antibalas están interesados ​​en él, sin mencionar sus perspectivas en la microelectrónica.

Derechos de autor de la ilustración IBM Captura de imagen En condiciones normales, el grafeno presenta las propiedades de un semiconductor.

Los físicos teóricos describieron su potencial a lo largo del siglo XX, pero la investigación práctica no llegó hasta el siglo XXI: fue para describir las propiedades del grafeno aislado del grafito que los nativos de Rusia Konstantin Novoselov y Andrei Geim.

Según Volovik, el conocimiento de las propiedades de los campos electromagnéticos podría permitir construir un superconductor basado en bandas de energía planas que puedan observarse en el grafeno “ideal”.

Y, sin embargo, ¿qué hacer con la temperatura ambiente?

La zona plana característica del grafeno ideal debería tener energía cero en todo su plano.

Sin embargo, la estructura real de una modificación alotrópica bidimensional del carbono a menudo se asemeja a una "salchicha aplanada", dice el profesor Volovik.

Sin embargo, los expertos no se desaniman: actualmente los teóricos están trabajando en varias opciones para la aparición de la zona de energía plana necesaria para crear superconductividad en condiciones ambientales, incluidos los gases superenfriados.

El año pasado, físicos estadounidenses de la Universidad de Stanford descubrieron cómo se puede poner en práctica la superconductividad del grafeno utilizando capas de carbono monoatómico (en realidad grafeno) y calcio superpuestos entre sí en un "sándwich".

Desde hace poco más de un año, según los científicos británicos, podemos hablar de una notable reducción en el coste de producción de los materiales necesarios.

El desafío, como dicen todos los expertos mencionados anteriormente, es ahora encontrar formas de producir grafeno en grandes volúmenes y sin defectos.

Sólido, líquido, gaseoso, plasma... ¿qué más?

Uno de los estados de la materia en los que se observa superconductividad y otros efectos cuánticos es el condensado de Bose-Einstein, que lleva el nombre del trabajo teórico del físico indio Satyendra Bose y Albert Einstein.

Derechos de autor de la ilustración Biblioteca de fotografías científicas Captura de imagen Satyendra Bose fue pionera en el estudio del comportamiento de partículas a cero Kelvin

Es una forma especial de materia: es un estado de agregación de fotones y otras partículas elementales relacionadas con los bosones, a temperaturas cercanas a cero grados Kelvin.

En 1995, 70 años después de que Bose y Einstein publicaran sus justificaciones teóricas, los científicos pudieron observar por primera vez el condensado.

Sólo en 2010 los físicos lograron obtener tal condensado de fotones.

En particular, Natalya Berloff, profesora del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo, que habló en la conferencia, describió el comportamiento de los polaritones, cuasipartículas que surgen cuando los fotones interactúan con excitaciones elementales del medio.

Berloff dijo que intentó presentar la aplicación de la teoría cuántica al primer ministro Dmitry Medvedev y al viceprimer ministro Arkady Dvorkovich el verano pasado como una iniciativa nacional.

Algunos de los estudiantes del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo ya participan activamente en investigaciones internacionales; en particular, los estudiantes de Berloff forman parte de un equipo de físicos que describen el comportamiento de los polaritones mencionados.

MOSCÚ, 13 de septiembre - RIA Novosti. Los granos individuales de grafito pueden exhibir propiedades superconductoras a temperatura ambiente después de ser tratados con agua y horneados en un horno, lo que sugiere que la superconductividad se puede lograr en condiciones normales en la práctica, afirman físicos alemanes en un artículo publicado en la revista Advanced Materials.

"En general, los datos de nuestro experimento indican que la superconductividad a temperatura ambiente es factible y que los métodos que utilizamos podrían allanar el camino para una nueva generación de superconductores, cuya aparición traerá beneficios a la humanidad que aún son difíciles de evaluar", afirmó. el líder del equipo de física, Pablo Esquinazi ( Pablo Esquinazi) de la Universidad de Leipzig (Alemania).

Esquinazi y sus colegas estudiaron las propiedades físicas del grafito y otras formas de carbono. En un experimento, los científicos vertieron polvo de grafito en un tubo de ensayo con agua, lo agitaron y lo dejaron reposar durante 24 horas. Después de esto, los físicos filtraron el grafito y lo secaron en un horno a una temperatura de 100 grados.

Como resultado, los científicos obtuvieron un conjunto de gránulos de grafito con propiedades físicas extremadamente interesantes. Así, la superficie de estos granos tiene propiedades superconductoras que persisten incluso a una temperatura de 300 grados Kelvin, o 26 grados Celsius.

Esto se manifestó en la aparición de las características transiciones de fase bruscas del momento magnético dentro de los granos, que existen en los superconductores clásicos de alta temperatura. Los físicos nunca han podido comprobar si el grafito tiene otras dos características principales de estos materiales: la ausencia de resistencia y el llamado efecto Meissner, el desplazamiento completo del campo magnético del cuerpo del conductor.

Sin embargo, el descubrimiento de incluso uno de los efectos sugiere que los superconductores de alta temperatura pueden funcionar a temperatura ambiente.

Lamentablemente, los granos de grafito obtenidos por Esquinazi y sus colegas no pueden utilizarse como "material de construcción" para superconductores. En primer lugar, sólo el 0,0001% de la masa de grafito tiene propiedades superconductoras debido a que este efecto se observa sólo en la superficie de los granos. En segundo lugar, esta forma de grafito es extremadamente frágil y las propiedades físicas de los granos se pierden irremediablemente incluso con la más mínima deformación.

En sus trabajos posteriores, los físicos planean estudiar la superficie de los granos y el papel de los átomos de hidrógeno que permanecen en su superficie después del “baño de agua” y posterior secado. Además, Esquinazi y sus colegas comprobarán si estos granos tienen resistencia cero y si en ellos se produce el efecto Meissner.

La superconductividad es uno de los fenómenos más misteriosos, notables y prometedores. Los materiales superconductores, que no tienen resistencia eléctrica, pueden conducir la corriente prácticamente sin pérdidas, y este fenómeno ya se utiliza con fines prácticos en algunas áreas, por ejemplo, en los imanes de las máquinas de tomografía nuclear o en los aceleradores de partículas. Sin embargo, los materiales superconductores existentes deben enfriarse a temperaturas extremadamente bajas para lograr sus propiedades. Pero los experimentos realizados por científicos este año y el pasado han arrojado algunos resultados inesperados que podrían cambiar el estado de la tecnología de superconductores.

Un equipo internacional de científicos, dirigido por científicos del Instituto Max Planck para la Estructura y Dinámica de la Materia, está trabajando con uno de los materiales más prometedores: el superconductor de alta temperatura óxido de itrio-bario-cobre (YBa2Cu3O6+x, YBCO). Descubrieron que exponer este material cerámico a pulsos de luz de un láser infrarrojo hace que algunos de los átomos del material cambien brevemente su posición en la red cristalina, aumentando la manifestación del efecto de superconductividad.

Los cristales del compuesto YBCO tienen una estructura muy inusual. En el exterior de estos cristales hay una capa de óxido de cobre que cubre capas intermedias que contienen bario, itrio y oxígeno. El efecto de la superconductividad cuando se irradia con luz láser se produce precisamente en las capas superiores de óxido de cobre, en las que se produce una formación intensiva de pares de electrones, los llamados pares de Cooper. Estos pares pueden moverse entre capas de cristal debido al efecto túnel, lo que indica la naturaleza cuántica de los efectos observados. Y en condiciones normales, los cristales de YBCO se convierten en superconductores sólo a temperaturas inferiores al punto crítico de este material.

En experimentos realizados en 2013, los científicos descubrieron que hacer brillar un potente láser infrarrojo sobre un cristal YBCO hacía que el material se convirtiera brevemente en un superconductor a temperatura ambiente. Es evidente que la luz láser afecta a la adhesión entre capas de material, aunque el mecanismo de este efecto aún no está del todo claro. Y para conocer todos los detalles de lo que estaba sucediendo, los científicos recurrieron a las capacidades del láser LCLS, el láser de rayos X más potente hasta la fecha.

"Comenzamos a golpear el material con pulsos de luz infrarroja, que excitaron algunos de los átomos, haciéndolos vibrar con una amplitud bastante fuerte".
- afirma Roman Mankowsky, físico del Instituto Max Planck, -"Luego utilizamos un pulso de láser de rayos X inmediatamente después del pulso de láser infrarrojo para medir la cantidad exacta de desplazamiento que se produjo en la red cristalina".

Los resultados mostraron que el pulso de luz infrarroja no sólo excitaba los átomos y los hacía vibrar, sino que también los desplazaba de su posición en la red cristalina. Esto hizo que la distancia entre las capas de óxido de cobre y otras capas del cristal fuera más pequeña durante un tiempo muy corto, lo que a su vez condujo a un aumento en la manifestación del efecto de acoplamiento cuántico entre ellas. Como resultado, el cristal se convierte en un superconductor a temperatura ambiente, aunque este estado puede durar sólo unos pocos picosegundos.

“Los resultados que obtuvimos nos permitirán realizar algunos cambios y mejorar la teoría existente sobre los superconductores de alta temperatura. Además, nuestros datos proporcionarán una ayuda inestimable a los científicos de materiales que desarrollen nuevos materiales superconductores de alta temperatura con una temperatura crítica elevada”. - dice Roman Mankovsky, -“Y, en última instancia, espero que todo esto conduzca al sueño de un material superconductor a temperatura ambiente que no requiera ningún enfriamiento. Y la aparición de tal material, a su vez, podría proporcionar una serie de avances en muchas otras áreas que aprovechan el fenómeno de la superconductividad”.