Superconductores

ABSTRACT

The interplay of superconductivity and disorder has intrigued scientists for several decades. Disorder is expected to enhance the electrical resistance of a system, whereas superconductivity is associated with a zero-resistance state. Although superconductivity has been predicted to persist even in the presence of disorder, experiments performed on thin films have demonstrated atransition from a superconducting to an insulating state with increasing disorder or magnetic field. The nature of this transition is still under debate, and the subject has become even more relevant with the realization that high-transition-temperature (high-T c) superconductors are intrinsically disordered. Here we present numerical simulations of the superconductor–insulator transition intwo-dimensional disordered superconductors, starting from a microscopic description that includes thermal phase fluctuations. We demonstrate explicitly that disorder leads to the formation of islands where the superconducting order is high. For weak disorder, or high electron density, increasing the magnetic field results in the eventual vanishing of the amplitude of the superconducting order parameter,thereby forming an insulating state. On the other hand, at lower electron densities or higher disorder, increasing the magnetic field suppresses the correlations between the phases of the superconducting order parameter in different islands, giving rise to a different type of superconductor–insulator transition. One of the important predictions of this work is that in the regime of high disorder,there are still superconducting islands in the sample, even on the insulating side of the transition. This result, which is consistent with experiments, explains the recently observed huge magneto-resistance peak in disordered thin films and may be relevant to the observation of 'the pseudogap phenomenon' in underdoped high-T c superconductors.

INTRODUCION
En 1911, el físico holandés KammerlinghOnnes observó que la resistencia eléctrica del mercurio adquiría un valor de cero cuando éste se enfriaba a una temperatura cercana al cero absoluto (4.2 grados Kelvin o menos 269

grados Celsius). De este modo se descubrió el fenómeno de la superconductividad.
En 1933, Meissner y Ochsenfeld descubrieron que cuando se le aplica un campo magnético externo a un material superconductor, éste lorechaza. La combinación de estas propiedades (conductividad infinita y expulsión del campo magnético) caracterizan a los materiales superconductores.
La doctora Elizabeth Chavira Martínez, investigadora del Instituto de Investigación en Materiales de la UNAM, nos narra algunos de los episodios más importantes de la ciencia de materiales que siguieron a estos descubrimientos.
Durante las primerasdécadas de este siglo se llegó a pensar que la superconductividad quedaría sujeta sin remedio a muy bajas temperaturas. Empero, a principio de los setenta se obtuvo un material superconductor (una aleación de niobio 3-germanio) a una temperatura crítica de 23 grados Kelvin. La temperatura crítica, es aquella a la que un material se hace superconductor.
En 1986, el físico Karl Alex Müller, dellaboratorio de IBM en Zurich, observó que un óxido cerámico, compuesto de bario, lantano y cobre tenía una temperatura crítica de 30 grados Kelvin. Estaba en marcha la carrera por obtener superconductores de altas temperaturas.
En 1987, el grupo del doctor Chu, en Estados Unidos, descubrió un material de itrio-bario-cobre-oxígeno que es superconductor a 93 grados Kelvin (menos 180 grados centígrados).Un gran paso, pues ya se podía prescindir del helio líquido, que es muy caro, para enfriar el material. La temperatura crítica había superado los 77 grados Kelvin (menos 196 grados Celsius), punto de licuefacción del nitrógeno, que es muy abundante.
A principio de los ochenta el químico francés Bernard Raveau sintetizó un compuesto de bismuto-estroncio-cobre-oxígeno. Posteriormente, otros...