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A través de un experimento desarrollado en Estados Unidos, un equipo de científicos liderado por la Dra. Carolina Parra, investigadora joven del Departamento de Física de la Universidad Santa María, hizo historia a nivel mundial al comprobar que el fenómeno de la “superconductividad interdimensional”, descrito hasta el momento solo en teoría, puede observarse en un tipo de material superconductor basado en bario, plomo, bismuto y oxígeno (BaPbBiO o BPBO).
El objetivo de este proyecto, realizado por ella en el Laboratorio de Manipulación Atómica de la Universidad de Stanford, junto a investigadores de dicha institución, era entender, a nivel de comportamiento electrónico, la superconductividad en un material que había presentado ciertas anomalías electrónicas que no se entendían completamente, y que sugerían algún tipo de interdimensionalidad de su estado superconductor.
“BPBO tiene una simetría tal, que no hay caminos preferenciales en que los electrones superconductores en el material sientan la preferencia de moverse, por tanto deberían expresar su estado superconductor en tres dimensiones. Sin embargo, lo fascinante en este sistema es que cuando a los electrones se les da el poder de superconducir, escogen hacerlo en un mundo bidimensional (2D)”, explica la investigadora USM.
“Por mucho tiempo la comunidad científica ha intentado generar este tipo de superconductividad para poder conducir en dos dimensiones corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía. Sin embargo, la forma en que lo han hecho es creciendo láminas muy delgadas o generando interfases las que requieren de equipamientos muy sofisticados y técnicas costosas. En nuestro caso encontramos este estado 2D que emerge en un material 3D crecido en forma muy sencilla. Nuestras mediciones son las primeras que confirman este tipo de superconductividad 2D en un material 3D”, agrega.
Esta iniciativa, publicada en la revista PNAS bajo el nombre Signatures of two-dimensional superconductivity emerging within a three-dimensional host superconductor, surgió a partir del postdoctorado que realizó la investigadora en el Departamento de Física Aplicada de la universidad norteamericana, específicamente en el Laboratorio de Manipulación Atómica. Allí se entrenó en el uso de la llamada microscopía de barrido túnel de bajas temperaturas (LT-STM), que permite estudiar el comportamiento de los electrones en los materiales o moléculas, con resolución atómica.
Impacto del proyecto
En la misma línea de investigación, el año pasado la Dra. Parra se adjudicó, con el apoyo de la USM, un proyecto Fondequip que permitirá a la Casa de Estudios adquirir un equipo LT-STM muy similar al utilizado en Stanford. “Este será el primero en Sudamérica y su postulación fue apoyada por centros de investigación y universidades de Argentina, Perú, Brasil, Colombia, Costa Rica y Estados Unidos, además de investigadores chilenos de distintas disciplinas e instituciones, quienes entendieron el poder de esta técnica para estudiar el comportamiento electrónico de los sistemas que ellos estudian, desde nanomateriales y materiales cuánticos hasta biomoléculas”, explica.
“Una de las fortalezas que tiene el equipamiento es poder contribuir a la colaboración entre la amplia comunidad de científicos y científicas teóricos, que tienen las capacidades de modelar el comportamiento electrónico de materiales, y los científicos y científicas experimentales en Chile, que ahora podrán medir ese comportamiento, tal como ocurrió en este caso de la superconductividad interdimensional”, añade.
La investigadora explica que, con dicho equipo en la USM, junto a las capacidades de síntesis de nanomateriales y materiales cuánticos que posee el laboratorio de Nanobiomateriales de la Institución, “sin duda podremos continuar esta investigación e iniciar otras más, ahora teniendo las herramientas para ir a la par con centros internacionales. De esta forma la USM se posicionará como un polo interdisciplinario de desarrollo científico teórico-experimental en materiales de baja dimensión».
