Superredes de pnicturos superconductores

Dibujo20130422 Schematic representations of various structures of superconductor epitaxial thin films

Las superredes (también llamadas heteroestructuras) son dispositivos electrónicos formados por capas alternas de dos materiales; las capas suelen tener un grosor nanométrico (cientos de átomos de grosor) y su estructura se acopla de forma íntima en las interfaces. Por ello fabricar superredes con capas de materiales superconductores de alta temperatura, como los cupratos, es muy difícil. Se ha publicado en Nature Materials la fabricación de una superred con capas superconductoras de pnicturos (la familia de superconductores basados en el compuesto de hierro descubierta en 2008). Los superconductores permiten que estas superredes pueden ser usadas en aplicaciones que requieren campos eléctricos muy altos, grandes densidades de corriente crítica y/o que produzcan intensos campos magnéticos. Las aplicaciones de las superredes (o heteroestructuras) son muy variadas, como la fabricación de diodos de efecto túnel para aplicaciones optoelectrónicas (la mayoría de los láseres de los lectores de CD y DVD están fabricados con heteroestructuras semiconductoras). El artículo técnico es S. Lee et al., “Artificially engineered superlattices of pnictide superconductors,” Nature Materials 12: 392–396, 2013.

Dibujo20130422 Microstructure of Co-doped BaFe2As2 superlattice thin films investigated by TEM

Las nuevas superredes están formadas por 24 capas que alternan un pnicturo superconductor (entre 14 y 16 nm de grosor) y una capa de óxido de titanato de estroncio. Lo más difícil de la fabricación de este tipo de dispositivos es ajustar la disposición de los átomos para la compatibilidad química entre sus superficies. No entraré en los detalles de fabricación, quizás sólo de interés técnico, pero quisiera destacar es que se ha logrado la inserción controlada de defectos (los nanohilos verticales de color verde en la figura que abre esta entrada); estos defectos pueden interaccionar con los vórtices de flujo magnético en el superconductor de diferentes formas, por ejemplo, pueden atrapar estos vórtices permitiendo combinar intensos campos magnéticos con un flujo de corriente limitado a través del dispositivo.

Las superredes se utilizan mucho pero están muy limitadas en aplicaciones de alta potencia y grandes campos magnéticos. Gracias a la incorporación de un material superconductor estos límites serán menos drásticos y se podrán utilizar en muchas nuevas aplicaciones. Pero quizás su aplicación más importante será estudiar los límites intrínsecos de la superconductividad en estos materiales (los pnicturos), ya que controlar la distancia entre capas alternas en la superred es similar a diseñar nuevos materiales superconductores (lo que podríamos bautizar como “ingeniería de superconductores artificiales” siguiendo la línea de Renee Meiller, ”
Artificially-engineered material pushes the bounds of superconductivity,” Phys.Org, Mar 03, 2013). ¿Se podrá incrementar la temperatura crítica de estas superredes por encima de la del pnicturo de sus capas? ¿Cómo afectarán diferentes óxidos a sus propiedades superconductoras? La verdad es que se abren muchas posibilidades que podrían ofrecer muchas sorpresas. Todo nuevo material “artificial” (cuya estructura nanométrica se puede diseñar) tiene un futuro muy prometedor.

3 pensamientos en “Superredes de pnicturos superconductores

  1. Hola, me he llevado la desagradable sorpresa que no existen los pnicturos en la wikipedia.
    Me he retrotraído a mi época de la facultada donde solo existía o las fotocopias que daba el profesor o los tediosos apuntes creados a base del dictado de los profesores.
    :-S

      • Muchas gracias por el enlace, yo solo no hubiese llegado a encontrarlo. Para la WWW en español “pnicturos” no existía hasta ayer. Parece que mi búsqueda de ayer de la palabra pnicturos fue indexada en el algoritmo de búsqueda y hoy salen resultados, pero ayer insistía en preguntarme si buscaba la palabra “Picture”.
        :-)

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