Descubriendo los orígenes de la superconductividad heterogénea en La3Ni2O7

Por qué importan las pequeñas islas de superconductividad

Los superconductores —materiales que conducen electricidad sin resistencia— prometen líneas de transmisión ultraeficientes, imanes potentes y electrónica más rápida. Una nueva clase basada en níquel, en lugar de cobre, ha sorprendido recientemente a los investigadores al mostrar superconductividad a temperaturas inusualmente altas, pero solo cuando se comprime entre yunques de diamante a presiones enormes. Este artículo plantea una pregunta aparentemente simple con grandes implicaciones: cuando estos cristales basados en níquel “se vuelven superconductores”, ¿participa todo el material o solo pequeñas regiones? ¿Y qué controla exactamente dónde aparece y desaparece la superconductividad?

Ver corrientes ocultas bajo presión aplastante

Para responder, los autores estudian un compuesto llamado La3Ni2O7, un óxido de níquel en capas que se vuelve superconductor por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido cuando se comprime a más de 100.000 veces la presión atmosférica. Trabajar en condiciones tan extremas suele hacer imposible la obtención de imágenes detalladas. Aquí, el equipo convierte la propia celda de presión en un microscopio implantando una capa delgada de sensores formados por defectos atómicos especiales, conocidos como centros vacantes de nitrógeno, justo bajo la superficie de uno de los yunques de diamante. Estos sensores cuánticos emiten luz de forma distinta según los campos magnéticos locales y las tensiones internas, lo que permite a los investigadores tomar “fotografías” de campo amplio tanto del magnetismo como de la presión con resolución submicrométrica mientras la muestra está siendo exprimida.

Cartografiar la superconductividad parcheada en el espacio real

Cuando un material se vuelve superconductor, expulsa el campo magnético de su interior, una característica conocida como el efecto Meissner. Enfriando La3Ni2O7, aplicando un campo magnético tenue y leyendo los sensores cuánticos a lo largo de la superficie del diamante, los autores reconstruyen un mapa detallado del campo encima de la muestra. Las regiones donde el campo está suprimido señalan parches superconductores; las áreas donde el campo se realza indican lugares donde las líneas de campo se desplazan o se acumulan. Estos mapas revelan que la superconductividad en La3Ni2O7 está lejos de ser uniforme: en lugar de que todo el cristal se vuelva superconductor a la vez, solo lo hacen bolsillos irregulares de tamaño micrométrico, con formas y ubicaciones que cambian conforme varían la presión y la temperatura. El equipo también observa flujo magnético atrapado en la muestra cuando se enfría en presencia de campo, nuevamente en regiones localizadas que coinciden con la respuesta superconductora más fuerte.

Cómo empujar y deslizar tensiones ayudan o perjudican

Dado que los mismos defectos cuánticos también son sensibles a la deformación mecánica, los investigadores pueden reconstruir simultáneamente cómo se está comprimiendo la muestra. Distinguen entre la tensión normal, que presiona directamente sobre el cristal, y la tensión cortante, que tiende a deslizar capas unas sobre otras. Al correlacionar píxel a píxel el comportamiento magnético con estos dos componentes de tensión, muestran que la superconductividad aparece primero en puntos que experimentan tensión normal más alta que la media, lo que ayuda a explicar por qué las mediciones de conjunto detectan un inicio solo dentro de un rango de presiones nominales. Más inesperadamente, encuentran que cuando la tensión cortante supera aproximadamente los 2 gigapascales, la superconductividad se suprime fuertemente o desaparece por completo, incluso si la compresión normal es favorable. Esto conduce a un diagrama de fases tridimensional refinado en el que la temperatura, la presión directa y la tensión lateral determinan conjuntamente si una región microscópica dada es superconductora.

Franjas químicas y bolsillos superconductores

El equipo se centra luego en muestras cuya composición química es deliberadamente menos uniforme. En un cristal, la proporción de lantano a níquel varía en franjas amplias, según mediciones por espectroscopía de rayos X con dispersión de energía. A escala global, esta muestra no muestra una caída clara en la resistencia eléctrica, que normalmente señalaría superconductividad. Sin embargo, las imágenes magnéticas cuánticas revelan pequeños y nítidos bolsillos que sí se vuelven diamagnéticos a baja temperatura. Al superponer los mapas magnéticos y químicos, encuentran que esos bolsillos se sitúan precisamente donde la composición local está más cerca de la relación ideal 3:2 de lantano a níquel. Las regiones demasiado ricas en níquel o en lantano no llegan a superconductar en absoluto. Dicho de otro modo, el material puede albergar islas de superconductividad demasiado escasas para dominar la resistencia global, pero claramente visibles en imágenes magnéticas locales.

Convertir imperfecciones en una hoja de ruta

En conjunto, estos experimentos muestran que la superconductividad de alta temperatura en La3Ni2O7 presurizada es a la vez frágil y muy sensible a su entorno microscópico. Variaciones locales en presión, esfuerzo cortante y estequiometría dividen el cristal en un mosaico de zonas superconductoras y no superconductoras, lo que explica por qué las mediciones globales a menudo detectan señales débiles o “filamentarias”. Tratando esta heterogeneidad como una característica en lugar de un defecto, los autores usan un único cristal para trazar cómo distintas combinaciones de tensión y composición favorecen o destruyen la superconductividad. Para un lector no especializado, el mensaje clave es que fabricar mejores superconductores de nicelato no requerirá solo la presión o la química media adecuada: exigirá un control cuidadoso de diminutas variaciones mecánicas y químicas que determinan dónde y con qué solidez pueden fluir las supercorrientes.

Cita: Mandyam, S.V., Wang, E., Wang, Z. et al. Uncovering origins of heterogeneous superconductivity in La₃Ni₂O₇. Nature 651, 54–60 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10095-x

Palabras clave: superconductores de nicelato, física a alta presión, detección cuántica, ingeniería de esfuerzo, La3Ni2O7