El vino tinto, el ácido tartárico y la superconductividad en pnicturos basados en hierro

«El año pasado un grupo de físicos japoneses acaparó los titulares al anunciar que podían inducir conductividad en una muestra de teluro de hierro al sumergirlo en vino tinto. Funciona también con otras bebidas alcohólicas pero el mejor sin duda era el vino tinto. La pregunta, por supuesto, es ¿por qué? ¿qué tiene el vino tinto que hace que funcione mejor? Los investigadores al fin han encontrado la respuesta, al menos en parte. Keita Deguchi, del Instituto Nacional para la Investigación de los materiales en Tsukuba, Japon, junto con algunos compañeros, afirman que el ingrediente misterioso es el ácido tartárico y que tienen los datos que demuestran de que desempeña un papel muy importante en el proceso. De los vinos que han probado el mejor es un vino elaborado con uva Gamay. Para los entendidos en vino es un Beajoulais del 2009 de la bodega Paul Beaudet de Francia.» Traducción de mandelbr0t para Menéame de KFC, «Red Wine, Tartaric Acid, and the Secret of Superconductivity,» The Physics arXiv Blog, Mar. 22, 2012. El nuevo artículo es Keita Deguchi, Tohru Okuda, Yasuna Kawasaki, Hiroshi Hara, Satoshi Demura, Tohru Watanabe, Hiroyuki Okazaki, Toshinori Ozaki, Takahide Yamaguchi, Hiroyuki Takeya, Fumie Saito, Masashi Hisamoto, Yoshihiko Takano, «Tartaric acid in red wine as one of the key factors to induce superconductivity in FeTe0.8S0.2,» arXiv:1203.4503; y el artículo del año pasado era K Deguchi, Y Mizuguchi, Y Kawasaki, T Ozaki, S Tsuda, T Yamaguchi, Y Takano, «Alcoholic beverages induce superconductivity in FeTe1-xSx,» arXiv:1008.0666. Permíteme copiar aquí mi comentario en Menéame.

«Tras fabricar el material (FeTe_0.8S_0.2 tras un proceso de calentamiento a 600 ºC durante 10 horas) se sumerge una pequeña pastilla (pellet) en una botella de 20 ml rellena con el vino (o con otras bebidas alcohólicas), que calientan a 70 °C durante 24 horas. Después sacan la muestra (pellet) de la botella y estudian sus propiedades superconductoras cuando la enfrían a pocos grados sobre el cero absoluto (suben la temperatura desde 2 K hasta unos 10 K para determinar la temperatura crítica a la que deja de ser superconductora). El nuevo artículo ha observado que los vinos que tienen más ácido tartárico logran dotar a la muestra de FeTe_0.8S_0.2 de una temperatura crítica más grande. Para verificarlo, en lugar de vino han sumergido el material en ácido tartárico y han verificado su hipótesis, pero la temperatura crítica que se observa es menor que la observada con vino tinto, por lo que debe haber otros factores que influyen.»

El primer artículo fue muy popular en la web, por ejemplo, Maikelnai, «De vino y superconductores,» Amazings.es, 13 enero 2011; Miguel acaba magistralmente con un «¡Qué ironía! A algunos superconductores parece sentarles bien el vino, mientras que los conductores no deberían ni probarlo.»

En aquella ocasión, yo hice unas breves aclaraciones, que copio aquí.  «El material utilizado es FeTe0.8S0.2 policristalino, que no es superconductor sin impurezas. Hay que exponerlo a algún tipo de impureza. Basta exponerlo al aire o a agua para volverlo superconductor, pero lo mejor es calentarlo primero. La mejor manera de volver superconductor a este material es calentarlo en una atmósfera de oxígeno a 200 ºC. La temperatura de transición es de 8’5 K y se alcanza una fracción de volumen superconductor de casi el 100%.

Los japoneses (quizás buscando un IgNobel) han expuesto el material a bebidas alcohólicas calentadas a 70 ºC durante 24 horas. Y luego han medido la superconductividad, descubriendo que la temperatura de transición al estado superconductor es casi la misma en todos los casos (entre 7’1 K y 7’8 K), pero el porcentaje de material que logra ser superconductor (del que depende la conductividad eléctrica) es más alto con vino tinto (62’4%), seguido de vino blanco (46’8%), cerveza (37’8%), sake (35’8 %), whisky (34’4 %), shochu (23’1 %), y finalmente etanol mezclado en agua en diferentes proporciones (que solo logra hacer superconductor alrededor del 10 % del material).

Obviamente, el etanol no es el responsable del incremento de la superconductividad, sino otras substancias que se encuentran en las diferentes bebidas. ¿Cuál es la causa? Los autores del estudio creen que la causa es el contenido de oxígeno en la bebida… pero no están seguros. La verdad sea dicha, no creo que se molesten en averiguarlo…»

Por lo que parecen, sí se han molestado en averiguarlo. Y más aún, sin la respuesta definitiva, seguirán trabajando en ello.

«Habrá un nuevo artículo en los próximos meses sobre este mismo tema con una nueva substancia química «responsable» del efecto observado.»

Twitter esconde en un falso récord la reemergencia de la superconductividad en pnicturos bajo presión

El pasado 22 de febrero Twitter vibró con una noticia aparentemente espectacular, se había batido un nuevo récord de temperatura para un material superconductor (yo me enteré gracias a Mauricio @mezvan). Obviamente, ojeé el artículo original y le aclaré en un tuit de respuesta que no se había batido el récord en cupratos (unos 254 K) sino en pnicturos (el récord de la noticia era de solo 48 K). Sin embargo, nadie se enteró en Twitter de mi aclaración y todo el mundo retuiteó la noticia de Zeeya Merali, «Superconductor breaks high-temperature record,» Nature News, 22 Feb. 2012, sin leer la segunda línea «Iron-based crystal regains conducting properties under pressure.»  Si en Nature News ponen como titular que es un récord en superconductores es porque es un récord en superconductores y punto, diga Francis lo que quiera. Así tiene que ser. Iba a escribir una entrada, pero me dije, para qué llevarle la contraria a todo el mundo. Pero ahora, al leer de nuevo el artículo técnico, publicado oficialmente en el número de hoy de Nature, me doy cuenta de que es un artículo muy interesante y que abre una línea de investigación prometedora a la hora de entender la superconductividad en pnicturos. Permíteme una aclaración al respecto, pero antes, el artículo técnico, que tiene un título muy esclarecedor, Liling Sun et al., «Re-emerging superconductivity at 48 kelvin in iron chalcogenides,» Nature 483: 67–69, 01 March 2012. Relee el título del artículo de nuevo, mira la imagen que abre esta entrada, no me puedes negar que es un resultado espectacular. Todo el revuelo provocado en Twitter entre el 22 y 24 de febrero es más que merecido. Pero no por batir un récord de chorra sino por lo que puede significar lo que han observado.

Un superconductor bajo presión reduce su temperatura crítica y si la presión aumenta acaba dejando de ser superconductor. Este fenómeno le ocurre a los cupratos y se pensaba que también a todos los pnicturos. Pero ahora resulta que estos científicos chinos han descubierto pnicturos (cristales de Tl_0.6Rb_0.4Fe_1.67Se₂, K_0.8Fe_1.7Se₂ y K_0.8Fe_1.78Se₂ crecidos mediante el método de Bridgman) cuya temperatura crítica (T_c) decrece con la presión aplicada desde unos 33 K a 1,6 GPa hasta anularse cerca de 9 GPa, para luego reemerger como ave fénix y alcanzar un increíble valor de T_c = 48,0 K a 12,4 GPa. La figura que abre esta entrada dejará boquiabierto a cualquiera. Aumentando aún más la presión, la superconductividad desaparece alrededor de los 13,2 GPa. ¿Cómo es posible? Un pnicturo con dos fases superconductoras SC-I y SC-II separadas por un estado no superconductor y cuyo parámetro de control es el incremento de la presión. ¡Increíble! ¿Cómo es posible? ¿Qué secreto se oculta bajo un fenómeno tan extraño? Un fenómeno que no podía ser imaginado por ningún físico teórico especialista en este campo. ¿Qué ideas teóricas serán necesarias para explicar este comportamiento? ¿Será típico de todos los pnicturos? ¿Habrá algún cuprato que presente dicho comportamiento? Infinidad de preguntas ocultas tras una serie de tuits alrededor de un titular sensacionalista y erróneo.

El secreto oculto tras la superconductividad de alta temperatura solo podrá ser desvelado gracias a hechos insólitos, inesperados, que rayan lo imposible. Hace 25 años un Premio Nobel fue concedido al descubrimiento experimental de un fenómeno cuya explicación resbala entre los dedos de los expertos como el agua fría del torrente. ¿Qué joven se atreverá a explicar el nuevo fenómeno descubierto por Sun et al. publicado en Nature?

Por cierto, he puesto un título horrendo a esta entrada a propósito. Si en Twitter se mofan del título, será la mejor manera de llamar la atención sobre uno de los grandes descubrimientos científicos del año 2012. Ya me daréis la razón en diciembre.