Dos estados superconductores ocultan su identidad cuántica en materiales ultradelgados

En materiales superconductores ultradelgados, dos estados superconductores fuertemente acoplados pueden mimetizar un único hueco energético. Lo que parecía una estructura interna simple reveló, tras mediciones de alta precisión, una complejidad subyacente: cada material contiene dos órdenes superconductores distintos cuya interacción intensa produce una señal experimental indistinguible de la de un solo estado.

El enigma de los huecos energéticos aparentes

Niobio diseleniuro (NbSe₂), uno de los superconductores más estudiados, mostraba en capas atómicas reducidas un único hueco energético superconductor —una característica clave que refleja el apareamiento de electrones sin resistencia eléctrica—. Sin embargo, esa simplicidad aparente generó preguntas que las teorías convencionales no lograban responder completamente. Shahar Simon, estudiante de doctorado, y Maya Klang, estudiante de maestría, lideraron la investigación bajo la dirección de los profesores Oded Millo y Hadar Steinberg del Instituto de Física Racah y del Centro de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad Hebrea de Jerusalén. Los resultados se publicaron el 29 de junio de 2026 en *Physical Review Letters*.

Espectroscopia de túnel como clave reveladora

Mediante espectroscopía de túnel de alta sensibilidad —técnica que explora los estados electrónicos internos de un material—, el equipo determinó que NbSe₂ en pocas capas no se comporta como un superconductor regido por un solo orden. En su lugar, alberga dos órdenes superconductores diferenciados que interactúan con tal intensidad que los experimentos los registran como una única entidad. El mismo comportamiento encubierto se observó en disulfuro de tántalo (TaS₂), un material superconductor estrechamente relacionado.

«Es como escuchar lo que parece una sola voz, para luego descubrir que en realidad es un dúo perfectamente sincronizado», señalaron los investigadores.

Un modelo de dos bandas explica los datos

Las teorías tradicionales fallaban al reproducir con exactitud la forma del espectro energético superconductor. El equipo recurrió a un modelo avanzado que incorpora dos órdenes superconductores independientes pero fuertemente acoplados. Ese marco teórico reprodujo con precisión tanto los resultados de la espectroscopía como las modificaciones observadas en los materiales bajo campos magnéticos. La concordancia entre predicción y medición aclara por qué experimentos previos habían arrojado resultados aparentemente simples, pese a una superconductividad intrínsecamente compleja.

¿Tres órdenes en el material masivo?

Los hallazgos también sugieren que en la forma masiva —no ultradelgada— de NbSe₂ podrían coexistir tres órdenes superconductores interaccionantes, en lugar de dos. Esto indica que la complejidad de la superconductividad en este material aumenta al incrementarse su grosor.

Reconocer esta estructura oculta podría otorgar a los científicos un control más preciso en el diseño de materiales y dispositivos superconductores. A medida que avanza la investigación hacia computadoras cuánticas y electrónica ultraeficiente, comprender con exactitud cómo se organizan e interactúan los electrones dentro de estos sistemas será fundamental.