Superconductividad observada en capas biatómicas de plomo

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Fotografía por microscopio de efecto túnel de una capa biatómica de plomo superconductora a baja temperatura. (C) Science

Siempre he pensado que el secreto de la superconductividad de alta temperatura es la propagación de electrones formando pares de Cooper en las capas monoatómicas que forman dichos materiales. Pensarlo es muy bonito, pero ¿existen  los pares de Cooper en capas monoatómicas? Físicos tejanos han demostrado experimentalmente que capas biatómicas de plomo entre 3.4 y 7.5 grados Kelvin son superconductoras por el mecanismo convencional (BCS), es decir, existen pares de Cooper en dichas capas. No se comportan exactamente como los pares de Cooper en un sólido cristalino, ya que les influye mucho el substrato sobre el que están depositadas las capas ultrafinas de plomo. ¿Podrá este comportamiento “diferenciado” permitir explicar el comportamiento de los superconductores de alta temperatura? Es pronto todavía para afirmar nada al respecto, pero en mi opinión es una sorpresa para los especialistas el comportamiento observado para los pares de Cooper. Los teóricos tendrán que darle “al coco.” Como siempre, el experimento guiando a la teoría hacia el conocimiento sobre la realidad. El artículo técnico es Shengyong Qin, Jungdae Kim, Qian Niu, Chih-Kang Shih, “Superconductivity at the Two-Dimensional Limit,” Science Express, Published Online April 30, 2009 . En mi opinión personal este artículo dará mucho que hablar. Tiempo al tiempo.

PS: El artículo ya ha aparecido en Science 324: 1314-1317, 5 Junio 2009. La siguiente figura (compuesta de 2 figuras presentadas en dicho artículo) resume el resultado más importante obtenido. La figura de la izquierda muestra la temperatura de transición (a la que el material se vuelve superconductor) en funció del número de capas monoatómicas. Para más de 5 capas es prácticamente constante, crece un poco para 4 capas (no hay dato para 3 capas) y es mucho más baja para 2 capas. ¿Por qué la temperatura crítica decrece conforme el número de capas decrece? Los autores no lo saben. Hemos de recordar que este material de 2 capas monoatómicas se encuentra encima de un substrato (material no superconductor a ninguna temperatura). Los autores creen que dicho material puede influir. Habrá que esperar a simulaciones por ordenador o a nuevos experimentos con otros substratos para conocer en detalle este efecto. La figura de la derecha muestra la curva teórica según la teoría convencional de la superconductividad (BCS) para el el salto (gap) en conductividad del material en función de la temperatura. Se ve claramente que dicha teoría explica perfectamente el comportamiento observado, verificando que la superconductividad observada es completamente convencional. 

Dibujo20090605_Left_Superconducting_transition_temperature_function_film_thickness_Right_Fitting_BCS_temperature-dependent_superconducting_gap

Tan fácil como tocar y pegar o cómo depositar capas monoatómicas de grafeno sobre silicio y óxido de silicio utilizando cobre

Finas capas monoatómicas de grafeno depositadas químicamente sobre cobre (tras el primer minuto). (C) Science

Finas capas monoatómicas de grafeno depositadas químicamente sobre cobre (tras el primer minuto). (C) Science

El grafeno es fácil de fabricar, basta “rascar” grafito de la mina de un lápiz. Otro asunto muy distinto es depositar una capa monoatómica de grafeno sobre un substrato. Muchos grupos de investigación están trabajando en técnicas de deposición de grafeno sobre obleas de silicio. Los avances son constantes. Hoy se publica en Science Express una técnica que permite depositar películas de grafeno de varios centímetros cuadrados sobre substratos de cobre (mediante deposición química en fase de vapor usando metano). Más del 95% del grafeno depositado es monoatómico. Estas finas películas se pueden transferir a un substrato de Si/SiO2 por contacto directo. Tan fácil como contarlo. La gran ventaja del grafeno es su altísima velocidad. Con la nueva técnica los electrones en el grafeno alcanzan una mobilidad de hasta 4300 cm2V-1s-1 a temperatura ambiente. El avance lo han obtenido físicos tejanos. El artículo técnico es Xuesong Li et al. “Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils,” Science Express, Published Online May 7, 2009 . Muchos se han hecho eco del mismo, como “Faster Computers, Electronic Devices Possible After Scientists Create Large-area Graphene On Copper,” ScienceDaily, May 7, 2009 , o “Lage-area graphene films on copper step towards faster computers,” Nanowerk News, May 7, 2009 .  

Rod (Rodney S.) Ruoff, coautor del artículo, nos recuerda que “el grafeno permitirá ordenadores más rápidos, con un menor consumo, nuevas células solares fotovoltaicas para producción de electricidad, nuevos dispositivos de comunicaciones de muy alta frecuencia, y nuevas tecnologías para pantallas planas de TV.” Rod se ha quedado sin aire. El grafeno sirve para todo, pero su mayor ventaja ya la contamos en este blog, se pega muy bien sobre silicio u óxido de silicio, materiales ampliamente utilizados en la industria microelectrónica actual. El grafeno es el paso intermedio ideal hacia la nanoelectrónica: capas monoatómicas (de menos de un nanómetro de espesor) trabajando de la mano con dispositivos y estructuras semiconductoras convencionales (con la tecnología de 0.12 micras son estructuras 250 veces más gruesas).

Dibujo20090507_graphene_nanoribbon_FET_transistorYa se fabrican en laboratorio transistores de efecto de campo (tipo FET) que utilizan grafeno. Todo sería más fácil si se pudiera dopar el grafeno como se hace con el silicio para obtener materiales semiconductores dadores (tipo n) y aceptores (tipo p) de electrones. Ya se sabía que las nanotiras de grafeno (de sólo unas decenas de nanómetros de anchura) a temperatura ambiente adsorben (se adhieren) moléculas aceptoras de electrones (tipo p). Hoy se publica en Science un artículo que muestra que al calentar estas nanotiras de grafeno en una atmósfera con amoniaco, el nitrógeno se incorpora al grafeno (pegándose literalmente a su borde) convirtiéndolo en un material dador de electrones (tipo n). Moléculas que se pegan a los bordes de la nanotira de grafeno y que alteran sus propiedades. Más aún, de esta forma se pueden obtener grafeno (dopado) tipo p y tipo n de una manera sencilla y efectiva, lo que facilitará el desarrollo de nuevos tipos de transistores y dispositivos nanoelectrónicos. La ciencia y técnica del grafeno avanzando a pasos agigantados. Lo que está de moda, ya se sabe, está de moda. El artículo técnico es Xinran Wang et al. “N-Doping of Graphene Through Electrothermal Reactions with Ammonia,” Science, 324: 768-771, 8 May 2009 .

Más sobre grafeno en este blog:

La meteórica carrera de Tomás Palacios y el transistor de grafeno ultrarrápido (Publicado por emulenews en Mayo 4, 2009)

Nanotransistores con canal de nanotubos para los ordenadores del futuro (Publicado por emulenews en Mayo 29, 2008)

El grafeno, la panacea de la nanoelectrónica (Publicado por emulenews en Marzo 27, 2009)

Desenrollando nanotubos de carbono multicapa en nanoláminas de grafeno (o cuando una imagen vale más que mil palabras) (Publicado por emulenews en Abril 16, 2009)

Cuando no se puede contar nada nuevo sobre el virus de la gripe porcina

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The Mexican H1N1 “swine flu” virus (C) NewScientist

Virus H1N1 al microscopio electrónico y origen de sus genes. (C) Science

Virus H1N1 al microscopio electrónico y origen de sus genes. (C) Science

Todo el mundo habla del virus de la gripe porcina. No sólo en prensa, también todas las revistas científicas generalistas (Nature, Science) y de divulgación (NewScientist, Scientific American) están hablando del virus de la gripe porcina. ¿Cómo es posible que la Mula Francis no hable del virus de la gripe porcina? “Griposos porcinos” (versión políticamente correcta del malsonante “puercos griposos”) en países de 5 continentes, más de 1000 casos confirmados aunque sólo unas decenas de muertes, han llevado a la Organización Mundial de la Salud (OMS) a declarar la alerta de pandemia a nivel 5 (sólo hay 6 niveles), lo que significa que la mortandad de la enfermedad se estima que es superior al 2% y que se han encontrado focos en todo el mundo. El temor de todos es que se repita la pandemia de gripe de 1918 (virus H1N1). Sólo los que atesoran bajo sus hombros más de un siglo se acuerdan… a los demás nos lo han contado. ¿Realmente el temor es fundado?

¿Los grandes lobbies farmacéuticos están aprovechando esta “pandemia” para hacer su negocio anti-crisis? La OMS quiere que cuando esté disponible la vacuna contra la gripe porcina, el “mundo occidental” atesore 1200 millones de dosis de la misma. Nunca antes se había atesorado tal cantidad de vacuna contra una enfermedad. Sin lugar a dudas un gran negocio para los grandes lobbies farmacéuticos. Recuerda que el virus seguirá mutando y que cada año (como cualquier otra gripe) habrá que obtener vacunas actualizadas. Hay quienes se frotan las manos. A otros se les hace la boca agua sólo de pensarlo…

¿Cuándo estará disponible la vacuna? Pronto, muy pronto. Ahora mismo están pegándose “hostias” las diferentes farmacéuticas por obtener suficientes muestras del virus para sus laboratorios. El que atesore más muestras tendrá más posibilidades de ser el primero. La pole position, la primera gran farmacéutica que fabrique de forma masiva la vacuna, tiene ante sí un negocio de 1200 millones de dosis. Un gran negocio, sin lugar a dudas.

¿Qué nos cuentan sobre la gripe porcina en Nature? ¡En la mismísima Nature! La verdad sea dicha. Nada de nada. El artículo de Declan Butler, “How severe will the flu outbreak be? Epidemiologists race to pin numbers on the global H1N1 spread,” Nature, Published online 5 May 2009 , nos cuenta pocas cosas que puedan ser del interés de los lectores de este blog (obviamente en opinión de la Mula Francis). Por contaros algo… la verdad es que hay tan poco que contar… La Ro de la gripe porcina se estima hoy en 1.4. La Ro de la gripe “normal” (la nueva de todos los años) está entre 1.5 y 3. La Ro de la gripe “mal llamada española” de 1918 no alcanzó el valor de 4. ¿Qué es la Ro? La “basic reproductive rate” o tasa de transmisión persona a persona del virus. ¿Cuánto tiempo tarda un enfermo en “infectar” a un individuo sano? Se estima que entre 3 y 5 días (quizás más cerca de 3 que de 5). Poco nuevo parece. Poco nuevo afirma Declan Butler.

dibujo20090507_by_the_face_with_flu_virusEn Nature contar, lo que se dice contar, no cuentan nada. ¿Qué cuenta NewScientist en su número de 2 Mayo 2009? Su portada está dedicada a la gripe porcina. ¡Hay que atraer lectores! El editorial “We need a flu Manhattan project,” empieza “alarmista” donde los haya. El virus de la gripe de 1918 fue calificado (en 1918) como “the most cruel war in the annals of the human race.” Si dicha pandemia se produjera hoy (es decir, si el virus de la gripe porcina llegara a ser tan virulento como el virus de 1918 y las autoridades no fueran capaces de distribuir las vacunas a tiempo entre la población) el número estimado de muertes sería de… 150 millones de personas (en el mundo entero se cuentan casi 7000 millones). ¿Qué porcentaje? Haz números…

¿Qué es lo que más se está leyendo en NewScientist.com? El artículo “Is swine flu a bioterrorist virus?” ¡Cómo son los americanos, lo que les cuesta olvidar el 11S, terroristas por doquier! Por qué no se acordarán de que la pandemia del virus de 1918 se inició en su propio territorio. En varios artículos sugieren el nombre “virus de la gripe mexicana,” ¡qué obsesión!

Tres artículos en NewScientist y tras leerlos te quedas igual que si no los hubieras leído. No sé, no sé… ¿se puede contar algo que no se haya dicho ya sobre el virus de la gripe porcina? Si lo descubro, tendréis una nueva entrada al respecto.

PS (8 de mayo): Science, hoy, también dedica 3 artículos al virus de la gripe porcina y reitera el “virus de la gripe mexicana.” En mi opinión aportan poco a lo que ya está publicado en todos los medios. Quizás algún experto sepa ver lo que yo no sé ver… pero me da la sensación de que no saben el qué contar.