¿Ha tenido finalmente éxito la búsqueda de la superconductividad a temperatura ambiente? Investigadores de la Universidad de Rochester (U of R), que anteriormente se vieron obligados a retractarse de una controvertida afirmación de superconductividad a temperatura ambiente a altas presiones, vuelven con una afirmación aún más espectacular. esta semana en Naturaleza ellos reportan un nuevo material superconductor a temperatura ambiente—y no mucho más que las presiones ambientales.
“Si esto es correcto, es completamente revolucionario”, dice James Hamlin, físico de la Universidad de Florida que no participó en el trabajo. Un superconductor a temperatura ambiente marcaría el comienzo de un sueño de un siglo. Los superconductores existentes requieren sistemas de enfriamiento costosos y voluminosos para conducir la electricidad sin fricción, pero los materiales a temperatura ambiente podrían conducir a redes eléctricas y chips de computadora hipereficientes, así como a los imanes ultrapotentes necesarios para la levitación de trenes y la energía de fusión.
Pero dada la reciente retractación del grupo U of R, muchos físicos no se dejarán convencer fácilmente. “Creo que tendrán que hacer un trabajo real y estar realmente abiertos para que la gente lo crea”, dice Hamlin. Jorge Hirsch, físico de la Universidad de California en San Diego y crítico vociferante del trabajo anterior, es aún más contundente. «Yo dudo [the new result]porque no confío en estos autores.”
El grupo U of R, dirigido por el físico Ranga Dias, causó sensación en 2020 cuando informó superconductividad en una pequeña partícula de carbono, azufre e hidrógeno (CSH), creada al apretar materiales entre las puntas de dos diamantes millones de veces. presión atmosférica. Los científicos habían fabricado otros superconductores ricos en hidrógeno, conocidos como hidruros, pero tenían que enfriarse a 250 K (–23 °C) o menos. CSH superconducido a 287 K, la temperatura de una nevera para vinos.
Pero otros investigadores no pudieron replicar los resultados de CSH y se quejaron de que la receta del estudio era vaga e incompleta. Otros encontraron fallas en la forma en que el grupo U de R midió el comportamiento magnético del material, una firma clave de la superconductividad. Por último, Naturaleza se retractó del artículo en septiembre de 2022 a pesar de las objeciones de todos sus autores.
El 22 de febrero, Dias y sus colegas redoblaron su afirmación original. En una preimpresión publicada en arXiv informaron sintetizando una nueva versión de CSH que superconduce a 260 K ligeramente más bajos, pero a solo la mitad de la presión anterior. «Esto debería aclarar cualquier pregunta sobre CSH», dice el coautor Russell Hemley, un cristalógrafo de rayos X de la Universidad de Illinois, Chicago, quien ayudó a determinar la estructura del material.
Ahora viene la sustancia aún más prometedora: hidruro de lutecio dopado con nitrógeno (LNH). Para hacerlo, el equipo de Dias cargó una lámina delgada de lutecio en un tornillo de banco de diamante e inyectó una mezcla de gas hidrógeno y nitrógeno. Al aumentar la presión hasta 2 gigapascales (casi 20 000 veces la presión atmosférica) y hornear la mezcla a 200 °C durante un máximo de 3 días, forjaron una mancha cristalina azul brillante, que sobrevivió incluso después de que se alivió la presión.
Cuando volvieron a subir la presión a tan solo 0,3 gigapascales, la mancha azul se volvió rosa cuando la resistencia eléctrica cayó a cero. La sustancia alcanzó una temperatura superconductora máxima de 294 K, 7 ° más cálida que la CSH original y verdaderamente a temperatura ambiente, a presiones de 1 gigapascal. Las mediciones magnéticas también mostraron que la muestra repelió un campo magnético aplicado externamente, un sello distintivo de los superconductores. El documento, dicen los autores, pasó por cinco rondas de revisión.
“Este es el estudio más detallado de un hidruro jamás realizado”, dice Ashkan Salamat, físico de la Universidad de Nevada, Las Vegas, y uno de los autores principales del estudio. Otros están de acuerdo en que los resultados parecen impresionantes. “Parece creíble”, dice Alexander Goncharov, físico de la Carnegie Institution for Science. “Si es correcto, el documento es un tour de force utilizando todas las diferentes técnicas”, dice Hamlin.
Pero LNH plantea tantas preguntas como respuestas. «En cierto modo contradice todo lo que esperaría de los hidruros», dice Lilia Boeri, física teórica de la Universidad Sapienza de Roma. En la teoría convencional de la superconductividad, las vibraciones en la red cristalina de un material actúan como pegamento entre pares de electrones, lo que les permite conducir sin resistencia. Los cálculos de Boeri y otros sugieren que pueden existir superconductores de hidruro a presión ambiental, pero solo a temperaturas más frías, alrededor de 125 K. Por encima de eso, dice, el pegamento vibratorio pierde su agarre, y solo una presión intensa puede «endurecer» la red y hacer que los electrones se liberen. emparejar.
Dias y sus colegas argumentan que aquí es donde entra el nitrógeno en su nuevo material. Los átomos de nitrógeno son diminutos en comparación con el lutecio. Creen que los átomos de nitrógeno podrían estar moviéndose entre los átomos de lutecio, formando una estructura similar a una jaula que endurece el resto de la red. Él y sus colegas aún tienen que confirmar esa estructura. Pero Dias especula que «proporciona la estabilidad para que ocurra la superconductividad a una presión más baja».
Para resolver el enigma, el equipo de la U of R «debería hacer todo lo posible para ayudar a otros grupos a reproducirlo», dice Mikhail Eremets, físico del Instituto Max Planck de Química, cuyo equipo descubrió el primer superconductor de hidruro en 2015 pero no lo logró. replicar los resultados de CSH. “Si no lo hacen, será un desastre”. Pero este nivel de cooperación no parece estar en las cartas. Dias dice que Unearthly Materials, una compañía que él y Salamat fundaron, está tratando de comercializar el nuevo hidruro. “No vamos a distribuir este material considerando la naturaleza patentada de nuestro proceso y los derechos de propiedad intelectual que existen”, dijo Dias por correo electrónico.
Otros físicos no están contentos. “Es un comportamiento completamente acientífico”, dice Boeri. Hamlin dice que no comprometerá a un estudiante a replicar el trabajo a menos que el grupo de la U of R comparta muestras y datos sin procesar.
Salamat dice que los datos sin procesar están disponibles en línea. En cuanto a compartir muestras, el documento proporciona una receta detallada, dice. “La gente puede seguir adelante y hacerlo por sí misma”.
Eremets planea intentarlo. Debido a que LNH se puede fabricar a presiones más bajas que no requieren prensas de diamante, «esto será mucho más fácil de verificar para muchos grupos», dice. Hemley, que está ayudando al grupo de la U de R a determinar la estructura de LNH, está de acuerdo. «Es un juego de pelota completamente diferente ahora», dice.
