Superconductividad en un cristal que cambia de tipo exprés
Un superconductor es un material que, al enfriarse fuertemente, pierde su resistencia eléctrica: la corriente fluye sin pérdidas. Los científicos tomaron un cristal laminar de PdTe2, parecido a una pila de hojas de papel, y lo enfriaron por debajo de 1,8 kelvin (aproximadamente -271 °C). En esas condiciones, el PdTe2 se vuelve superconductor.
Antes se pensaba que el PdTe2 era un superconductor de tipo I: el campo magnético es expulsado por completo de su interior, como el agua de una esponja al apretarla. Pero en nuevos experimentos con cristales en mosaico (formados por muchos fragmentos ligeramente girados) se descubrió otra cosa. El campo magnético penetra en el material en forma de finos hilos: vórtices. Esto es una señal de superconductor de tipo II. La transición del tipo I al tipo II probablemente se debe al desorden en el cristal: pequeños defectos y fronteras entre los fragmentos.
Las mediciones de la profundidad de penetración del campo magnético mostraron que la brecha superconductora (la energía necesaria para romper un par de electrones) es la misma en todas las direcciones. Esto es la llamada simetría de onda s: como una esfera perfectamente redonda, sin protuberancias. Este tipo de superconductividad es común en metales simples, pero aquí coexiste con la inusual topología de los estados electrónicos del PdTe2.
Este descubrimiento convierte al PdTe2 en una plataforma conveniente para estudiar cómo interactúan la superconductividad, la topología y los efectos de superficie en un mismo material. Quizás, variando el desorden, se puedan crear materiales con superconductividad conmutable para futuros dispositivos cuánticos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.11047
We report on the microscopic superconducting properties of the Dirac semimetal PdTe2. In this study, we have focused on mosaic crystals of PdTe2, and used detailed zero field and transverse field muon spin relaxation/rotation ($$\mu$$SR), ac-magnetic susceptibility, and resistivity measurements to investigate their superconducting properties. The magnetic susceptibility measurements reveal two superconducting transition temperatures at 1.8 and 1.6~K, respectively, in agreement with earlier reports. In contrary to these reports, we find that these mosaic PdTe2 crystals, are not type-I, but rather type-II superconductors. In fact, we observe the clear manifestation of a flux line lattice through a clear diamagnetic shift and Gaussian broadening of the Fourier spectra in the superconducting state. This behavior is likely caused by the disorder in the mosaic crystals of PdTe2 studied here. Our analysis of the superconducting order parameter by the means of temperature dependent magnetic penetration depth $$\lambda(T)$$ reveals a fully gapped superconducting state that can be well-fitted using an s-wave symmetric gap. We find that PdTe2 is a promising model system for the investigation and interplay of non-trivial topology, surface superconductivity, and type-II bulk superconductivity in a van-der-Waals material. Moreover, our results indicate that the superconductivity in this material can be easily modified from type-I to type-II by disorder in the system.
El PdTe2 es un superconductor, pero su temperatura crítica es de solo 1,8 K. Esto es más frío que la temperatura de la radiación de fondo de microondas del universo (2,7 K), que quedó después del Big Bang.