Magnetismo y superconductividad: una alianza inesperada exprés
Mediante espectroscopía láser — un método que puede compararse con escuchar el eco de un cristal — los físicos investigaron un material en capas. Encontraron regiones donde los electrones se mueven libremente (bolsas de Fermi) y observaron que cada una de esas regiones se comporta de manera diferente.
Antes, el orden magnético, en el que los espines de los electrones se alinean en una formación estricta, se consideraba enemigo de la superconductividad — allí a los electrones les cuesta unirse en pares. Pero aquí estos dos no solo coexisten: la superconductividad florece justo dentro de la zona magnetizada. El magnetismo no estorba, sino que más bien acompaña la danza de pares de electrones, como un maestro estricto que de repente empieza a hacer los coros a un dúo de estudiantes.
Al pasar al estado superconductor, la entropía (medida del desorden) del sistema cae en picado — el orden aumenta. Y aquí viene el giro inesperado: en una de las capas, la brecha energética (el umbral que hay que superar para romper un par) alcanzó los 42 meV — una cantidad anormalmente alta para este material. Este descubrimiento tira por tierra las teorías que formularon Bardeen y Landau, y muestra que el modelo estándar es demasiado simple para describir la superconductividad de alta temperatura. El objetivo práctico: cables sin pérdidas.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2606.08643
The intricate relationship between high temperature superconductivity and antiferromagnetic order in cuprates, and the fundamental origin of electron pairing remain open questions. By utilizing high-resolution laser-based spatially-resolved angle-resolved photoemission spectroscopy, we investigate the seven-layer $$Bi_{2}Sr_{2}Ca_{6}Cu_{7}O_{18+\delta}$$ (Bi2267) and identify a cuprate system that consists of multiple hole Fermi pockets. The observed Fermi pockets exhibit pronounced momentum-, temperature- and Fermi surface-dependent energy gaps. Crucially, high temperature superconductivity with a critical temperature ($$T_{\mathrm{c}}$$) of $$\sim$$75 K emerges in a system with multiple Fermi pockets and the presence of strong antiferromagnetic order and correlations. In particular, substantial electron pairing is observed along the Fermi pocket with an energy gap up to $$\sim$$42 meV in lightly-doped CuO$$_{2}$$ planes ($$p\sim$$0.05). These findings challenge the conventional understanding of the roles of the nodal and antinodal electronic states in driving high-temperature superconductivity. They show that superconductivity and antiferromagnetism can coexist in a cuprate with multiple Fermi pockets, offering further insights into the pairing mechanism in cuprate superconductors.
El material pertenece a los cupratos, el primer tipo de superconductores que funcionan al enfriarse con nitrógeno líquido (–196 °C). Su descubrimiento en 1986 causó una sensación comparable a la carrera espacial y provocó una avalancha de documentales.
En la ciencia ficción, los superconductores son la clave para trenes levitantes y energía eterna. El descubrimiento de su alianza con el magnetismo hace estos sueños un poco más reales.