Identifican el misterio clave de los superconductores de alta temperatura

Un equipo de científicos chinos ha logrado avances significativos en la comprensión de los superconductores de alta temperatura (TC) basados en níquel, un tema central sin resolver en la física de la materia condensada.

Por primera vez, se ha detectado un gap superconductivo sin nodos y se ha observado el acoplamiento electrón-bosón al analizar las estructuras electrónicas de películas delgadas superconductoras de níquel Ruddlesden-Popper con doble capa. Estos resultados aportan evidencias cruciales para dos interrogantes fundamentales en los superconductores de níquel de alta temperatura: la simetría del gap superconductivo y el mecanismo de apareamiento superconductivo.

El estudio fue dirigido por Junfeng He, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC), parte de la Academia China de Ciencias, en colaboración con los equipos de Qikun Xue y Zhuoyu Chen, de la Universidad del Sur de Ciencia y Tecnología (SUSTech). La investigación fue publicada el 21 de mayo de 2026 en la revista Science.

La búsqueda del gap superconductivo en níquel

Desde su descubrimiento en 1911, la superconductividad ha sido objeto de intensos estudios debido a sus propiedades electromagnéticas singulares. A lo largo del último siglo, se han identificado superconductores de alta temperatura basados en cobre y hierro, aunque el mecanismo que explica esta superconductividad sigue sin estar completamente aclarado. Los superconductores de níquel representan una nueva vía para explorar este fenómeno.

En los superconductores de alta temperatura, la simetría del gap superconductivo es una pista clave para entender su funcionamiento. Un aspecto especialmente relevante es determinar si el gap presenta nodos, es decir, puntos en el espacio de momento donde el gap es nulo. Mediante espectroscopía de fotoemisión angularmente resuelta (ARPES), el equipo examinó películas delgadas superconductoras de níquel Ruddlesden-Popper con doble capa y no encontró nodos en ninguna parte del espacio de momento, lo que indica una simetría del gap de tipo s-wave (s±).

Evidencias del acoplamiento electrón-bosón

Otra cuestión importante es el origen de la formación de pares de electrones en estos superconductores. La teoría sugiere que este apareamiento puede producirse mediante el acoplamiento entre electrones y bosones. Los investigadores observaron una anomalía en la dispersión energética a unos 70 meV por debajo del nivel de Fermi, considerada una señal característica del acoplamiento electrón-bosón. Este hallazgo aporta información relevante para comprender el mecanismo de apareamiento electrónico.

En esta colaboración, el equipo de SUSTech se encargó del crecimiento de las películas delgadas, mientras que el grupo de USTC realizó las mediciones de la estructura electrónica. Para evitar la pérdida de oxígeno durante el traslado de las muestras, desarrollaron un método basado en el enfriamiento con nitrógeno líquido en condiciones de ultra alto vacío y baja temperatura, lo que permitió transportar con éxito las muestras desde Shenzhen hasta Hefei y posibilitó la realización de los experimentos.

El trabajo completo se encuentra en el artículo titulado “Nodeless superconducting gap and electron-boson coupling in (La,Pr,Sm)3Ni2O7 films”, firmado por Jianchang Shen, Guangdi Zhou, Yu Miao, Peng Li, Zhipeng Ou, Yaqi Chen, Zechao Wang, Runqing Luan, Hongxu Sun, Zikun Feng, Xinru Yong, Yueying Li, Lizhi Xu, Wei Lv, Zihao Nie, Heng Wang, Haoliang Huang, Yu-Jie Sun, Qi-Kun Xue, Junfeng He y Zhuoyu Chen, publicado en Science el 21 de mayo de 2026.

DOI: 10.1126/science.adw8329