La clave de oxígeno para la superconductividad exprés
Un pastel en capas de planos atómicos de níquel y oxígeno: así están hechos los niquelatos de doble capa. En ellos, dos de estos planos están separados por una interlámina. Si en esa interlámina se encuentra un átomo de oxígeno, actúa como un puente: conecta las capas y activa un estado en el que los electrones se mueven sin resistencia. Si no hay oxígeno, el puente se derrumba y en el material aparece una ondulación magnética: ondas de densidad de espín.
Los investigadores examinaron películas delgadas de La₂PrNi₂O₇ mediante dispersión resonante de rayos X. Compararon dos muestras: una con el conjunto completo de oxígeno (superconductora) y otra con vacantes de oxígeno. En la primera, como se esperaba, había superconductividad y no había ondas de densidad de espín. En la segunda, al contrario: el orden magnético se activaba y la superconductividad desaparecía.
La espectroscopía en los bordes de absorción del níquel y del oxígeno mostró que la estructura electrónica a lo largo del eje vertical difiere en estos dos casos. Las regiones superconductoras parecen pilas ordenadas, mientras que en las zonas con deficiencia de oxígeno el acoplamiento entre capas se debilita y el orden se rompe. Resulta que la estequiometría de oxígeno no es un simple detalle técnico, sino la palanca principal que controla las propiedades del material.
Las ondas de densidad de espín pueden imaginarse como una fila de soldados que cambian periódicamente la dirección de su mirada. En los niquelatos, esa 'instrucción' de los espines electrónicos les impide fluir libremente, por lo que la superconductividad se suprime.
En la novela 'Luz de ojos ciegos' de Peter Watts, organismos superconductores utilizan campos magnéticos para comunicarse; quizás algún día se encuentren mecanismos similares en formas de vida exóticas.