Un equipo de investigadores ha diseñado una interfaz única entre un superconductor (material que exhibe resistencia eléctrica cero a bajas temperaturas) y un material quiral. La nueva interfaz crea un campo Zeeman significativamente mejorado, un campo magnético que afecta el giro de los electrones. La tecnología podría ser clave para aplicaciones nuevas e innovadoras en campos como la electrónica, la energía y, lo más importante, la computación cuántica.

El novedoso material superconductor combina un superconductor convencional con un material que exhibe un fuerte acoplamiento entre órbita y giro. Se ha demostrado que esta interacción, que surge del acoplamiento entre el espín de un electrón y su movimiento orbital, afecta fuertemente a las propiedades de los materiales superconductores. La interfaz induce polarización de espín en la superficie del superconductor y genera estados de cuasipartículas de origen magnético.

Ahora bien, los estados de cuasipartículas son aquellos que están específicamente influenciados por los campos magnéticos. Estos estados pueden surgir en materiales donde las interacciones entre electrones y campos magnéticos son fuertes. Los efectos están relacionados con el concepto de selectividad de espín inducida por quiralidad (CISS), donde la quiralidad estructural de un material influye en el espín y el momento angular orbital de sus electrones. CISS es crucial para el desarrollo de la espintrónica superconductora y la superconductividad topológica, porque proporciona una forma de controlar el espín de los electrones en materiales superconductores.

Al diseñar la interfaz entre estos dos materiales, los investigadores pudieron mejorar las propiedades superconductoras. El material resultante también demostró una tolerancia mucho mayor a los campos magnéticos, lo que en sí mismo es un factor crítico para muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, puede eliminar la decoherencia, que se produce cuando un sistema cuántico interactúa con su entorno.

¿Las implicaciones? Esta nueva tecnología puede contribuir al desarrollo de superconductores de alta temperatura, que funcionan a temperaturas más cercanas a las condiciones ambientales. Es importante señalar que los superconductores existentes sólo funcionan a temperaturas extremadamente bajas. Si las temperaturas aumentan lo suficiente como para alcanzar la banda de conducción, no se producirá superconductividad. Por lo tanto, futuros materiales basados ​​en dicha interfaz podrían redefinir la transmisión y el almacenamiento de energía, además de permitir la creación de dispositivos electrónicos más potentes y eficientes, como los de alto rendimiento. transistores.

Por último, el acoplamiento mejorado de órbita-espín en este nuevo material podría conducir a la realización de estados superconductores exóticos con propiedades topológicas. Los estados exóticos se diferencian de los superconductores convencionales por sus propiedades electrónicas y su simetría. Estos estados han sido objeto de un intenso interés de investigación debido a su potencial para el procesamiento de información y la computación cuántica, como se mencionó anteriormente.

Los investigadores creen que sus hallazgos estimularán más investigaciones en el campo de la superconductividad y abrirán nuevas vías en un futuro próximo. Como referencia, el primer sistema comercial de resonancia magnética que utilizaba superconductores se introdujo a principios de los años 1980. No hace falta decir que era una tecnología innovadora y, con suerte, las aplicaciones futuras solo se basarán en su legado.