Físicos chinos de la Universidad de Pekín han descubierto una nueva fase en los superconductores que coincide exactamente con el límite donde el material comienza de repente a conducir corriente sin resistencia en el «flanco izquierdo» del diagrama de temperatura y presión.
Los investigadores Yu-Cheng Zhu, Jia-Xi Zeng y Xin-Zheng Li mostraron que esta fase —el desorden cuántico de la red— surge de las fluctuaciones cuánticas de los núcleos de los átomos. A diferencia de los modelos habituales, en los que el papel principal se atribuye a los electrones, aquí resulta clave el comportamiento de la propia red cristalina.
Los científicos aplicaron el método de integrales de trayectoria en dinámica molecular para tener en cuenta la naturaleza cuántica de los núcleos. Los cálculos revelaron una región triangular en el diagrama de fases presión—temperatura, donde la red conserva el desorden gracias a los efectos cuánticos. El límite izquierdo de esta región coincide con la temperatura de inicio de la superconductividad.
El efecto se manifiesta con especial claridad en los materiales que contienen níquel. Al sustituir el hidrógeno por deuterio, el límite de la fase cuántica se desplaza y la temperatura máxima de superconductividad cae de 220 a 160 kelvin. Esto confirma la relación directa entre las fluctuaciones nucleares y el mecanismo de apareamiento de los electrones.
El descubrimiento cambia la concepción de la superconductividad de alta temperatura: ahora hay que considerarla como un estado cuántico conjunto de los electrones y la red. Antes, los diagramas estructurales se construían sin tener en cuenta los muchos cuerpos de los núcleos, lo que daba lugar a predicciones inexactas.
La nueva fase ofrece una orientación para la búsqueda de materiales con temperaturas de superconductividad más altas y explica por qué en el «flanco izquierdo» de la cúpula la superconductividad se interrumpe bruscamente.
