En el laboratorio de la Universidad de Cornell, los físicos descubrieron inesperadamente que la superconductividad en el seleniuro de hierro FeSe no depende de la cantidad de electrones, sino de cuán perfecta sea la red cristalina del material. Esta conclusión cambia la idea habitual sobre los superconductores de alta temperatura y abre un nuevo camino para su control.
Normalmente, en este tipo de materiales los científicos modifican el número de electrones —el llamado dopaje— para alcanzar la «cúpula» de la superconductividad, donde el material pierde su resistencia a temperaturas relativamente altas. En el FeSe, sin embargo, todo resultó ser distinto. Los investigadores dirigidos por Kyle Shen demostraron que la curva de esa cúpula está estrechamente relacionada con la dispersión de los electrones en los defectos de la red, y no con la concentración de portadores de carga.
Imagínese las calles de una ciudad: si las carreteras son lisas y sin baches, los coches circulan rápido y sin obstáculos. Basta con que aparezcan baches y obstáculos para que el tráfico se ralentice, aunque no haya aumentado el número de coches. Lo mismo ocurre en el cristal de FeSe: los electrones «tropiezan» con las imperfecciones de la red, y precisamente eso determina cuándo el material se convierte en superconductor.
El postdoctorado Paul Malinowski, primer autor del trabajo publicado en PNAS, explica: «Descubrimos que la cúpula de este material no está regida en absoluto por aquello a lo que estamos acostumbrados. No por cuántos electrones se añaden, sino por los obstáculos que estos encuentran en su camino: cuán perfecta o imperfecta es la red cristalina».
Los experimentadores utilizaron una nueva metodología de control del FeSe y midieron cómo cambia la resistencia con distintos niveles de desorden. Resultó que un desorden mínimo permite alcanzar la temperatura máxima de superconductividad, mientras que una simple modificación del número de electrones produce un efecto mucho menor. Esto distingue al FeSe de la mayoría de los demás superconductores que contienen hierro.
El descubrimiento es importante no solo para la física fundamental. Comprender el papel del desorden estructural puede ayudar a crear materiales más estables y controlables para las tecnologías del futuro, desde potentes imanes hasta dispositivos cuánticos. Cuanto más limpia sea la red, más cerca estaremos del uso práctico de la superconductividad de alta temperatura.
