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"Metales extraños" podrían revolucionar conducción eléctrica global
SCI NEWS/MINING PRESS/ENERNEWS

conducen la electricidad sin resistencia a temperaturas muy superiores a las de los superconductores normales

23/01/2022

Un equipo de físicos de Estados Unidos y China ha detectado firmas inesperadas de extraña metalicidad en un material en el que la carga eléctrica no es transportada por electrones, sino por entidades más "ondulatorias" llamadas pares de Cooper.

Los metales extraños , también conocidos como líquidos no Fermi, son una clase de materiales que no siguen las reglas eléctricas tradicionales.

Su comportamiento se descubrió por primera vez hace unos 30 años en materiales llamados cupratos.

Estos materiales de óxido de cobre son más famosos por ser superconductores de alta temperatura, lo que significa que conducen la electricidad sin resistencia a temperaturas muy superiores a las de los superconductores normales.

Pero incluso a temperaturas por encima de la temperatura crítica para la superconductividad, los cupratos actúan de manera extraña en comparación con otros metales. A medida que aumenta su temperatura, la resistencia de los cupratos aumenta de forma estrictamente lineal.

En los metales normales, la resistencia aumenta solo hasta cierto punto, volviéndose constante a altas temperaturas de acuerdo con lo que se conoce como teoría del líquido de Fermi .

La resistencia surge cuando los electrones que fluyen en un metal golpean la estructura atómica vibrante del metal, lo que hace que se dispersen.

La teoría del fermi-líquido establece una tasa máxima a la que puede ocurrir la dispersión de electrones. Pero los metales extraños no siguen las reglas de Fermi-líquido, y nadie está seguro de cómo funcionan.

Lo que sí saben los físicos es que la relación temperatura-resistencia en los metales extraños parece estar relacionada con dos constantes fundamentales de la naturaleza: la constante de Boltzmann, que representa la energía producida por el movimiento térmico aleatorio, y la constante de Planck, que se relaciona con la energía de un fotón. .

“Para tratar de comprender lo que sucede en estos extraños metales, las personas han aplicado enfoques matemáticos similares a los que se utilizan para comprender los agujeros negros”, dijo el Dr. Valles.

"Así que hay una física muy fundamental que sucede en estos materiales".

En los últimos años, Valles y sus colegas han estado estudiando la actividad eléctrica en la que los portadores de carga no son los electrones.

En 1952, el premio Nobel Leon Cooper descubrió que en los superconductores normales, los electrones se unen para formar pares de Cooper , que pueden deslizarse a través de una red atómica sin resistencia.

A pesar de estar formado por dos electrones, que son fermiones, los pares de Cooper pueden actuar como bosones.

“Los sistemas de fermiones y bosones suelen comportarse de manera muy diferente. A diferencia de los fermiones individuales, a los bosones se les permite compartir el mismo estado cuántico, lo que significa que pueden moverse colectivamente como moléculas de agua en las ondas de una ola”, dijo Valles.

En 2019, los investigadores demostraron que los bosones del par de Cooper pueden producir un comportamiento metálico, lo que significa que pueden conducir electricidad con cierta resistencia.

Eso en sí mismo fue un hallazgo sorprendente porque los elementos de la teoría cuántica sugirieron que el fenómeno no debería ser posible.

Para esta última investigación, los científicos querían ver si los metales bosónicos del par de Cooper también eran metales extraños.

Utilizaron un material de cuprato llamado óxido de cobre de itrio, bario, con pequeños agujeros que inducen el estado metálico de par de Cooper.

Luego enfriaron el material justo por encima de su temperatura superconductora para observar cambios en su conductancia.

Encontraron, como los metales extraños fermiónicos, una conductancia metálica de par de Cooper que es lineal con la temperatura.

“Ha sido un desafío para los teóricos encontrar una explicación de lo que vemos en los metales extraños”, dijO Valles.

 

"Nuestro trabajo muestra que si vas a modelar el transporte de carga en metales extraños, ese modelo debe aplicarse tanto a los fermiones como a los bosones, aunque estos tipos de partículas siguen reglas fundamentalmente diferentes".


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*La información y las opiniones aquí publicados no reflejan necesariamente la línea editorial de Mining Press y EnerNews

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