¿Qué es un superconductor de capa infinita? ¿Qué es la capa infinita?

El término superconductor ‘capa infinita’ se refiere a un tipo de superconductor con una estructura en capas, con una capa específica. El término generalmente se refiere a un compuesto superconductor de óxido de cobre específico, [matemática] Sr_ {1-x} M_xCuO_2 [/ matemática] (M = La, Nd, Ca, Sr …). Los superconductores de óxido de cobre (cuprato) tienen una estructura de cristal en capas, con capas de CuO2 como bloques de construcción. Un material puede tener una, dos, tres o más capas de CuO2 una encima de la otra en la estructura cristalina, y estas se llaman cupratos de capa simple, doble, triple, y así sucesivamente. Un cuprate de capa infinita no tiene una celda unidad de tamaño infinito, pero la estratificación de los planos de CuO2 adyacentes es más como la estratificación entre planos adyacentes en una capa doble o triple que la estratificación de planos que están más lejos en una sola -capa.

La imagen a continuación compara la estructura cristalina de un cuprato de capa infinita (izquierda) con dos cupratos de una sola capa, uno dopado con agujeros (centro; con oxígenos apicales por encima de los átomos de Cu) y uno dopado con electrones (derecha; sin los apicales).

Fuente de la imagen: CT Chen et al, PRL 88 227002 (2002)

En el panel izquierdo, las capas de CuO2 están en la parte superior e inferior del cubo. En los paneles del medio y derecho, se encuentran en los cortes superior, inferior y medio. Observe cuántos átomos más separan los planos de CuO2 en los dos últimos en comparación con el primero. Ahora, comparemos la estructura cristalina con un cuprato de dos capas a continuación. En esa imagen, los planos de CuO2 adyacentes están separados por una sola capa de átomos metálicos, y luego hay muchas capas ‘espaciadoras’ de otros átomos, y luego hay otra bicapa. Esta lógica puede extenderse a la estructura cristalina de los cupratos de capa de 3, 4, 5, etc., y el cuprato de capa infinita se llama así porque la estructura de cristal omite las capas espaciadoras y solo mantiene la unidad asociada con los planos de CuO2.

Fuente de la imagen: óxido de cobre y calcio de estroncio bismuto

Los superconductores de capa infinita son superconductores que respetan la RoHS (Restricción de sustancias peligrosas).

La mayoría de los superconductores actuales están hechos de materiales peligrosos. Por lo tanto, se han creado al menos dos nuevos superconductores creados para respetar el RoHS.

Se llaman “capa infinita” porque los compuestos no tienen una separación clara entre las moléculas. En lugar de enlaces electrostáticos entre moléculas discretas para formar un agregado cristalino en masa.