Efecto Meissner a temperatura ambiente exprés
A un imán no le gusta que su campo penetre en un superconductor. Un trozo común de plomo, enfriado a temperaturas criogénicas, expulsa las líneas de campo magnético y levita sobre un imán. Este es el efecto Meissner-Ochsenfeld, descubierto en 1933. Hasta ahora requería un frío intenso, porque la superconductividad en los metales aparece solo cerca del cero absoluto.
En el nuevo trabajo, el efecto Meissner se ha registrado por primera vez a temperatura ambiente, en una nanoestructura de silicio. En sus bordes se forman canales conductores, y sobre ellos se depositan cadenas de centros dipolares de boro con energía de correlación negativa (los llamados centros negative-U). Estos centros actúan como un pegamento para los electrones: un portador de carga individual que pasa cerca se enlaza con ellos y crea las condiciones para un transporte sin disipación: la corriente fluye sin pérdidas.
Las mediciones se realizaron de dos maneras. Primero se registró la magnetización de la muestra al colocarla en un campo magnético externo y al retirarla. Luego se registró la fuerza electromotriz (fem) que aparece cuando surgen corrientes de generación. Los resultados obtenidos con un fluxgate y mediante la fem inducida concuerdan bien. Esto confirma que la respuesta diamagnética está asociada precisamente con los canales de borde, no con el volumen del silicio.
La histéresis de la magnetización se correlaciona con la magnitud de la fem debida a las corrientes de generación. Esta relación abre la posibilidad de un registro puramente eléctrico del efecto Meissner, sin sensores magnéticos. Las nanoestructuras se fabrican en geometría Hall, es decir, son adecuadas para su integración en circuitos microelectrónicos.
El silicio es la base de la electrónica moderna. Si se logra reproducir de manera fiable las propiedades superconductoras en él, aparecerán procesadores sin pérdidas térmicas, sensores de campo magnético ultraprecisos y líneas de transmisión sin resistencia. Por ahora es un experimento de laboratorio, pero demuestra que la superconductividad a temperatura ambiente no es ciencia ficción, sino un problema de ingeniería basado en tecnologías de silicio.
El efecto Meissner hace que un superconductor levite sobre un imán: el campo magnético expulsado genera una fuerza de sustentación. A temperatura ambiente, esa levitación aún no se observa: en el experimento solo se registró una débil respuesta diamagnética, pero el principio es el mismo.
En la novela de Arthur C. Clarke «El fin de la infancia», los extraterrestres usan superconductores a temperatura ambiente en sus naves; ahora eso está un poco más cerca de la realidad.