Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén han realizado un hallazgo sorprendente en el campo de la superconductividad, específicamente en películas delgadas de diseleniuro de niobio (NbSe₂). Publicado en la revista Nature Communications, el estudio revela que, a medida que estas películas se vuelven más delgadas que seis capas atómicas, la superconductividad ya no se distribuye de manera uniforme a través del material, sino que se limita a su superficie.
Este descubrimiento desafía las suposiciones previas sobre el comportamiento de los superconductores, los cuales permiten que la corriente eléctrica fluya sin resistencia, lo que los convierte en materiales valiosos para diversas aplicaciones tecnológicas. Generalmente, se espera que las propiedades de los superconductores cambien de manera predecible al reducir su grosor. Sin embargo, el equipo de investigación, liderado por la estudiante de doctorado Nofar Fridman bajo la supervisión del profesor Yonathan Anahory, ha encontrado un comportamiento inesperado en estas películas delgadas.
Superconductividad en capas extremadamente delgadas
El estudio se centra en las películas delgadas de NbSe₂, un material superconductivo de capas que se puede ensamblar en estructuras con un control preciso del grosor, llegando hasta límites de unas pocas capas. Utilizando técnicas avanzadas de imagen magnética, los investigadores midieron cómo estos materiales reaccionan ante campos magnéticos a medida que su grosor disminuye.
De acuerdo con las expectativas científicas, se pensaba que la capacidad de un material superconductor para expulsar campos magnéticos se incrementaría al aumentar su grosor. Este comportamiento se mide mediante una propiedad física conocida como longitud de Pearl. El estudio confirmó esta regla para muestras que superan las diez capas atómicas. Sin embargo, cuando los films se reducen a un rango de tres a seis capas (2–4 nm), los investigadores observaron un aumento repentino en la longitud de Pearl, que se volvió independiente del grosor, rompiendo así el patrón esperado.
“Nuestros hallazgos revelan algo completamente inesperado que podría ser ubicuo en materiales superconductores”, explica Fridman. “En muestras muy delgadas, la superconductividad se comporta de manera diferente a lo que conocíamos. Parece que por debajo de un cierto grosor, los superconductores albergan corriente principalmente en sus superficies superior e inferior, en lugar de en todo su volumen”. Este descubrimiento abre nuevas y emocionantes preguntas sobre la superconductividad en materiales ultradelgados.
El profesor Anahory subraya la importancia de su metodología, afirmando que “nuestra imagen magnética de alta resolución nos permitió ver detalles que los métodos anteriores no podían detectar. Al encontrar esta superconductividad única en la superficie, hemos ampliado nuestra comprensión de cómo se comportan los materiales superconductores a escalas extremadamente pequeñas”.
Este hallazgo proporciona una nueva perspectiva sobre la superconductividad en películas muy delgadas y desafía teorías previamente aceptadas. Además, resalta cómo las técnicas de medición especializadas pueden descubrir fenómenos físicos sorprendentes, lo que podría abrir caminos para aplicaciones innovadoras en tecnología cuántica.
