El primer superconductor autoensamblado, hito en microelectrónica

   MADRID, 1 Feb. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de la Universidad de Cornell han abierto nuevos caminos en microelectrónica, fabricando el primer superconductor tridimensional auto-ensamblado.

   Ulrich Wiesner, profesor de Ciencia de los Materiales e Ingeniería, que dirigió el grupo, dice que es la primera vez que un superconductor, en este caso nitruro de niobio (NbN), se ha auto-ensamblado en una estructura giroidal 3-D porosa.

   El giroide es una estructura cúbica compleja basada en una superficie que divide el espacio en dos volúmenes separados que son interpenetrantes y contienen varias espirales. Los poros y el material superconductor tienen dimensiones estructurales de sólo alrededor del 10 nanómetros, lo que podría dar lugar a perfiles de propiedades totalmente nuevas de los superconductores.

   En la actualidad, la superconductividad para usos prácticos, como en imágenes de resonancia magnética (MRI) y escáneres de reactores de fusión sólo es posible cerca del cero absoluto (-273,15 grados Celsius), aunque recientemente la experimentación ha logrado superconductores a los comparativamente suaves -70 grados Celsius.

   "Hay un esfuerzo en investigación para obtener superconductores a temperaturas más altas", dijo Wiesner. "Eso sería revolucionar todo. Hay un gran impulso para conseguir eso."

   Wiesner y su co-autor Sol Gruner habían estado soñando durante más de dos décadas sobre la fabricación de un superconductor giroidal con el fin de explorar cómo esto afectaría a las propiedades superconductoras. La dificultad estaba en encontrar una forma de sintetizar el material. El avance fue la decisión de utilizar NbN como superconductor.

   La superconductividad, en la que los electrones fluyen sin resistencia, ni pérdida de energía resultante, sigue siendo una propuesta costosa. La Imagen de Resonancia Magnética utiliza imanes superconductores, pero los imanes tienen constantemente que ser enfriados, por lo general con una combinación de helio líquido y nitrógeno.

   El grupo de Wiesner construyó dos estructuras de red giroidal entrelazadas, y luego retiró una de ellos por calentamiento en aire a 450 grados, sintentizando directamente el NbN.

   El descubrimiento del equipo contó con un poco de "serendipia", dijo Wiesner. En el primer intento de conseguir la superconductividad, el óxido de niobio (bajo un flujo de amoníaco para la conversión a nitruro) se calentó a una temperatura de 700 grados. Después de enfriar el material a temperatura ambiente, se determinó que la superconductividad no se había logrado. A continuación, el mismo material se calentó a 850 grados, se enfrió y se probó, y la superconductividad se había logrado.

   "Intentamos ir directamente a 850, y eso no funcionó", dijo Wiesner. "Así que tuvimos que calentarlo a 700, enfriarlo y luego calentarlo a 850 y luego funcionó. Sólo entonces."

   Wiesner dijo que el grupo no puede explicar por qué el calentamiento, la refrigeración y el recalentamiento dieron resultado, pero "es algo que seguimos investigando", añadió.

   Las conclusiones del grupo se detallan en un artículo publicado en Science Advances.