NeoFronteras

Proponen superconductividad sin fonones

Área: Física — jueves, 3 de enero de 2008

Cincuenta años después de que se explicara por qué los superconductores tradicionales conducen la corriente eléctrica sin pérdidas, unos físicos sugieren, en un trabajo teórico, que es posible un mecanismo distinto para la existencia de superconductividad.

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Un imán levita magnéticamente sobre un superconductor de alta temperatura gracias al efecto Meissner. Foto: Los Alamos National Laboratory.

La superconductividad puede explicarse mediante la existencia de pares de Cooper. En determinados materiales cuando las temperaturas son muy bajas aparecen los pares de Cooper. Éstos son asociaciones de dos electrones que se mantienen unidos gracias a fonones, que son vibraciones de la red. La atracción mediada por fonones entre estos electrones de spines opuestos es mayor que la repulsión entre sus cargas.
Los pares de Cooper son bastante más grandes que el espaciado interatómico de la red cristalina y todos ellos se comportan como un todo que puede avanzar a través de la red sin esfuerzo, por lo que la resistencia eléctrica desaparece. Los fonones son por tanto fundamentales para la superconducción tradicional.
A una temperatura alta se terminan destruyendo todos los pares de Cooper y, por tanto, el estado superconductor desaparece. Esta explicación fue propuesta por Bardeen, Cooper y Schrieffer en 1957, y por ello recibieron el premio Nobel más tarde.
En el artículo recientemente publicado en Nature, y escrito por físicos de Los Alamos National Laboratory, de University of Edinburgh y de Cambridge University, se propone que es posible alcanzar el estado superconductor en ciertos materiales sin la presencia de vibraciones de la red (fonones).
En los superconductores tradicionales la superconductividad aparece a 253 grados bajo cero, y en los de alta temperatura a 196 grados bajo cero. Aunque las temperaturas de transición exactas dependen del material en concreto.
Según el artículo de Pines, Monthoux y Lonzarich la atracción entre electrones que puede dar lugar a la superconductividad puede darse sin necesidad de la ayuda de fonones en materiales con ciertas propiedades antiferromagnéticas. En los materiales antiferromagnéticos los spines se ordenan de tal manera que alteran los dos posibles valores de su spin.
Según estos autores en algunos tipos de materiales podría darse la superconductividad mediada mediante este mecanismo y a una temperatura sustancialmente superior a la de los superconductores tradicionales que están mediados por fonones.
Entre los materiales que se sospecha que no usan la mediación de fonones están los superconductores de electrones pesados, ciertos materiales orgánicos y los materiales hechos de óxidos de cobre como el Ybacuo, que mantienen la superconductividad a temperatura del nitrógeno líquido.
Según uno de los autores si alguna vez se descubre un superconductor a temperatura ambiente (el santo Grial de la superconductividad) será un material de este tipo que presenta superconducción sin necesidad de mediación fonónica.

Fuentes y referencias:
Los Alamos National Laboratory.
Superconductivity without phonons (resumen en Nature).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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4 Comentarios

  1. radek:

    Nunca comento porque en verdad no tengo nada útil que agregar. Ahora lo hago sólo para decir que me encanta esta web y que espero siga así por mucho, mucho tiempo.

  2. NeoFronteras:

    Desde NeoFronteras le agradecemos su apoyo.

  3. lluís:

    Pero estos fonones no son partículas elementales, aunque sí son como los bosones ya que son partículas (u ondas) mediadoras (ya que median “una atracción”). ¿Tienen spin los fonones, ya que parecen comportarse como partículas cuánticas (u ondas)? ¿Se puede hablar de ondas de sonido (vibraciones de la red) “magnéticas”?

  4. NeoFronteras:

    Los fonones no son partículas elementales pero se comportan como partículas. A esta escala la Mecánica Cuántica permite la interpretación de estas vibraciones como partículas. Los fonones no tienen spín.
    A esos niveles hay toda una panoplia de objetos: polaritones, magnones, plasmones, etcetera, todos ellos interpretados, bajo la Mecánica Cuántica, como partículas o cuasipartículas a partir de variaciones u oscilaciones de las propiedades físicas de los sólidos.

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