Este estudio sobre óxidos de níquel superconductores permitirá la investigación experimental de aspectos todavía desconocidos en el campo de la superconductividad no convencional
El trabajo de Araceli Gutiérrez Llorente, profesora titular de la URJC en el departamento de Matemática Aplicada, Ciencia e Ingeniería de Materiales y Tecnología Electrónica, se ha centrado en el estudio de los óxidos de níquel (niquelatos), investigados durante varias décadas como posibles análogos de los óxidos de cobre (cupratos) superconductores, descubiertos en 1986. En los cupratos (superconductores no convencionales) se desconoce todavía la naturaleza de la interacción que lleva a la formación del estado superconductor y que es diferente al mecanismo que opera en los superconductores llamados convencionales, descritos por la teoría BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer). Explicar que los superconductores son materiales que soportan el flujo de corriente eléctrica con resistencia cero, es decir, sin pérdida de energía.
“En 2019, investigadores de la Universidad de Stanford (EEUU) observaron superconductividad en un niquelato. Este descubrimiento despertó gran interés porque posibilitaba investigar experimentalmente la superconductividad en otra familia de óxidos. Sin embargo, el proceso de síntesis es complejo, lo que hace que el número de trabajos experimentales sea todavía muy pequeño, aunque éstos son cruciales para llegar a dilucidar la naturaleza de la interacción que da lugar a la condensación de electrones en un estado superconductor no convencional”, señala Araceli Gutiérrez Llorente. Los resultados de su investigación realizada con estos superconductores se recogen en un artículo científico, publicado en la revista Advanced Science, del que es autora principal.
En este estudio, se presentan los resultados de los experimentos realizados con niquetalos superconductores, cuya síntesis requiere dos etapas. Primero se prepara una fase no superconductora, que debe tener una alta calidad estructural. En la segunda fase, se elimina un tercio de los átomos de oxígeno de esa estructura de forma que los átomos de oxígeno restantes y los átomos de níquel forman planos. “Una vez conseguida esa estructura, para observar superconductividad hay enfriar el material por debajo de su temperatura crítica, en este caso, por debajo de 260ºC bajo cero. Además, el estudio estructural de la fase superconductora requiere microscopía electrónica de alta resolución”, explica la profesora Gutiérrez Llorente.
Los experimentos realizados muestran parámetros esenciales de la fase inicial para que ésta pueda generar la fase superconductora y propiedades del estado metálico (no superconductor) de la fase reducida. Este trabajo ha sido realizado en colaboración con investigadores del grupo de óxidos de Laboratoire Albert Fert (CNRS - Université Paris Saclay, Francia) y con científicos de los grupos STEM de microscopía electrónica de Laboratoire de Physique de Solides (Paris Saclay) y Thales (empresa multinacional francesa). El estudio publicado se enmarca en la estancia de dos años de Araceli Gutiérrez Llorente en el Laboratoire Albert Fert, financiada por la Unión Europea.
Referencia bibliográfica: Toward Reliable Synthesis of Superconducting Infinite Layer Nickelate Thin Films by Topochemical Reduction, A. Gutiérrez-Llorente et al. Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202309092, Apr. 2024. https://doi.org/10.1002/advs.202309092
