En el año 1986, el descubrimiento de la superconductividad en materiales cerámicos basados en cobre —los cupratos— revolucionó las concepciones de los físicos. La temperatura de transición al estado superconductor se elevó de golpe varias veces por encima del límite anterior, y la habitual teoría BCS, que explicaba el fenómeno mediante las vibraciones de la red, dejó de funcionar.
Un equipo internacional dirigido por el profesor Nigel Hussey, de la Universidad de Radboud y HFML-FELIX, junto con colegas de China, el Reino Unido y Estados Unidos, finalmente encontró el mecanismo clave. Los investigadores demostraron que en los cupratos dopados con electrones, como el óxido de lantano-cerio-cobre, los electrones forman pares precisamente gracias a la interacción con las fluctuaciones de espín: rápidas oscilaciones de los diminutos momentos magnéticos de los átomos.
Para demostrarlo, los científicos crearon una película delgada especial con un gradiente suave de temperatura crítica a lo largo de su longitud. Los contactos litográficos permitieron medir la resistencia a distintos valores de la temperatura de transición, manteniendo un mismo nivel de desorden. El análisis de los datos en campos magnéticos intensos reveló que la principal fuente de resistencia es la dispersión de los electrones en los espines fluctuantes, y que la fuerza de esta interacción correlaciona directamente con la temperatura de superconductividad.
La analogía es sencilla: imaginen el flujo de electrones como una multitud de personas en el metro. Las fluctuaciones de espín son los repentinos «empujones» de los vecinos que, en un metal normal, entorpecen el movimiento, pero en los cupratos ayudan a los electrones a «engancharse» en pares y a moverse sin pérdidas. Fue precisamente este vínculo, y no las vibraciones de los iones, lo que resultó decisivo.
Sin embargo, el trabajo también reveló un segundo «ingrediente», hasta ahora desconocido. Incluso intensificando la interacción con los espines, es imposible alcanzar las temperaturas récord observadas en otras familias de cupratos. La búsqueda del factor faltante se convierte ahora en la principal tarea de los teóricos.
Los resultados se publicaron en Nature Physics y acercan el momento en que los superconductores de alta temperatura puedan funcionar a temperaturas accesibles sin refrigeración costosa. Esto abrirá el camino a líneas de transmisión eléctrica supereficientes, potentes imanes para la medicina y las tecnologías cuánticas del futuro.
