Es probable que esta pregunta responda a un artículo que estaba en tendencia en las redes sociales el martes 12 de mayo, por lo que responderé la pregunta en 3 partes, dirigida a 3 audiencias diferentes.
- ¿Por qué el zumbido?
- Antecedentes científicos / contexto
- Resultados / importancia del artículo original
¿Por qué el zumbido?
Siempre me deja perplejo qué artículos de investigación en superconductividad lo convierten en memes de IFLS y artículos de divulgación científica de amplia difusión. El 95% de las veces, el trabajo que se destaca en los medios populares virales NO es el avance más significativo en el campo. Además, ni siquiera el papel tiene el mensaje más simple y conciso. La investigación que se vuelve viral, al menos dentro del campo de la superconductividad, parece elegirse de manera relativamente aleatoria.
Cuando los científicos publican un artículo de investigación en una revista de investigación, su universidad / centro de investigación afiliado a veces publicará un resumen de “audiencia general” y una entrevista con los autores, para publicidad para todas las partes (aquí hay un ejemplo para uno de mis artículos; generalmente científicos ayuda a editar estos comunicados de prensa para que no salgan cray-cray). Sospecho que los bloggers de ciencia se dan cuenta de la investigación a través de esos canales, pero dudo que los autores de la investigación original jueguen un papel importante en esta publicidad. Conozco algunos científicos cuyas investigaciones terminaron como memes de IFLS, y dudo que busquen este tipo de atención o inflen la primacía / importancia de su trabajo de esa manera. Para el caso del artículo de investigación específico en esta pregunta, se publica en el primer número de una nueva revista, por lo que no me sorprendería si esta publicidad se origina en el editor (AAAS).
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Una vez que los bloggers de ciencia obtienen una descripción “simplificada” de un trabajo de investigación, a menudo representan esta investigación relativamente rutinaria en términos de “avances”, y esta tendencia surge de un malentendido fundamental sobre cómo funciona la investigación científica. La mayoría de los científicos que desean publicar regularmente (es decir, más de una o dos veces en la vida) no trabajan exclusivamente en “avances”. El 99% de la investigación es rutinaria: las personas encuentran un pequeño subproblema que su experiencia específica puede abordar y progresan (a veces no resuelven completamente) ese pequeño subproblema. No suena glamoroso, pero así es como funciona la ciencia. Las contribuciones individuales pueden ser objetivamente mundanas, pero a medida que estas piezas del rompecabezas caen en su lugar, el campo en su conjunto puede hacer avances (a veces que cambian la humanidad).
Antecedentes científicos / contexto
1. Superconductores Fulleride
Los superconductores de álcali-fullerida se descubrieron a principios de los años 90 [1] y consisten en moléculas C60 (también llamadas bolas de hockey, también conocidas como fullereno o buckminsterfullereno) que forman una red cúbica centrada en el cuerpo o cúbica centrada en la cara con 3 átomos de álcali (Cs, Rb, K) para cada pelota de hockey. La temperatura de transición superconductora se puede ajustar por presión hidrostática o por presión química (sustituyendo un átomo de álcali con otro que tenga un radio iónico diferente). A pesar de su Tc relativamente alta (hasta 38K en BCC- [matemáticas] Cs_3C_ {60} [/ matemáticas] bajo presión), los fulleruros alcalinos no se estudian tan a fondo como algunos otros superconductores con Tc similar. Esto puede deberse al momento de su descubrimiento (en medio de la manía de Cuprate-High-Tc), la desafortunada asociación con el escándalo de Schön y el hecho de que estos materiales son difíciles de sintetizar y trabajar con ellos (porque los alcalinos se disparan). Sin embargo, son una clase interesante de superconductores. Para mí, una de las cosas más emocionantes acerca de ellos es que, por un lado, se comportan como superconductores convencionales superconductores explicados por la teoría BCS (por ejemplo, los modos fonónicos de buckeyball parecen jugar un papel en la superconductividad), pero por otro lado, el hecho que sus propiedades superconductoras son ajustables por presión implica interacciones electrón-electrón, lo que les da similitud a los superconductores no convencionales, como los cupratos de alta Tc. 
Estructura cristalina de [matemática] A_3C_ {60} [/ matemática] donde A = Cs, Rb, K, versión cúbica centrada en la cara. Fuente de la imagen: Laboratorio de materiales moleculares funcionales
2. Jahn-Teller
El efecto / distorsión Jahn-Teller se explica mejor considerando un sistema diferente: un ion de metal d-electrón en un entorno de enlace octaédrico.
El punto de partida es la teoría del campo cristalino. En la química de la escuela secundaria, aprendemos que los cinco d -orbitales de, por ejemplo, un átomo de cobre, tienen la misma energía. Sin embargo, cuando este átomo se coloca en un cristal con otros átomos, la energía de algunos de estos orbitales se reducirá en relación con otros debido a la repulsión electrostática de los electrones en otros orbitales. En la imagen a continuación, esto se ilustra para un ion de electrones d rodeado de 8 oxígenos (entorno octaédrico), entre los orbitales d en el plano, aquellos cuyos lóbulos apuntan a lo largo de las direcciones cristalográficas (las llamadas [matemáticas] e_g [/ math] orbitals) sufren una penalización de energía de repulsión de Coulomb en comparación con las que apuntan a lo largo de las diagonales (los orbitales [math] t_ {2g} [/ math]) debido a una mayor superposición con oxígeno [math] p_x [/ matemática] y [matemática] p_y [/ matemática] orbitales. Otras configuraciones de unión (p. Ej. Tetraédricas) pondrán una penalización de energía en diferentes orbitales. Esta división de energía inducida por el campo de cristal tiene implicaciones sobre cómo se colocan los electrones en los orbitales d (con efectos de campo de cristal, los orbitales de menor energía se llenan primero, mientras que sin efectos de campo de cristal, uno solo usa las reglas de Hund) lo que tiene implicaciones por magnetismo y metalicidad. 
Fuente de la imagen: [2]
El efecto Jahn-Teller es un efecto secundario del campo de cristal causado por la distorsión espontánea de la célula unitaria. Para un electrón d en un entorno octaédrico, la distorsión de Jahn-Tellar a menudo ocurre a través del octaedro que se estira o comprime espontáneamente a lo largo de su eje vertical. Hay una penalización de energía elástica por hacer esto, pero la distorsión de Jahn-Teller ocurre espontáneamente si hay un ahorro electrónico de energía (por ejemplo, no está obligado a colocar dos electrones que se repelen entre sí en un orbital). Esto tiene implicaciones adicionales para la vinculación y el magnetismo. 
Efectos de campo de cristal y distorsión de Jahn-Teller para iones 3d en un entorno de campo de cristal octaédrico. El entorno octaédrico hace que [math] t_ {2g} [/ math] orbitales ([math] d_ {xy}, d_ {xz}, d_ {yz} [/ math]) tengan una energía menor que [math] e_g [/ math ] orbitales ([matemáticas] d_ {x ^ 2-y ^ 2}, d_ {3z ^ 2-r ^ 2} [/ matemáticas]) orbitales. La distorsión de Jahn-Teller (estiramiento del octaedro) divide aún más las energías de los orbitales. Fuente de la imagen: Propiedades estructurales, morfológicas, de transporte magnético y térmicas de antimonio sustituido (La, Pr) 2 / 3Ba1 / 3Mn1-xSbxO3 Manganitas de perovskita
En los fullerenos, los orbitales relevantes son orbitales moleculares, no orbitales atómicos, pero la idea general es la misma. Originalmente, los electrones pueden sentarse en uno de los tres orbitales moleculares degenerados, pero la compresión (o estiramiento) de toda la bola de hockey puede levantar la degradación, cambiar el estado de rotación y cambiar la superposición orbital con las moléculas adyacentes (es decir, la metalicidad). La distorsión de Jahn-Teller se ha discutido en los superconductores Alkali-Fulleride desde sus primeros días, y se cree que es de una variedad dinámica, lo que significa que distorsiones JT equivalentes entre diferentes ejes cristalográficos coexisten. 
fuente de la imagen: efecto dinámico de Jahn-Teller en el estado de aislamiento primario del superconductor molecular Cs3C60 [3]
Como una nota histórica importante, el efecto Jahn-Teller tiene un papel venerado en la historia de la superconductividad. En su conferencia de premio Nobel, Bednorz y Muller discuten cómo su descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura fue una consecuencia de la búsqueda de sistemas que tenían un fuerte acoplamiento de electrón-fonón en virtud de ser susceptibles a una distorsión de Jahn-Teller.
Resultados / importancia del artículo original
El principal hallazgo de Zadik et al. es que la Tc de los superconductores de fler fullerida parece ser máxima en un régimen donde existe un efecto dinámico de Jahn-Teller (JT) junto con la conductividad metálica. Esto contrasta con el régimen de aislamiento de Mott-Jahn-Teller previamente estudiado de estos materiales donde la distorsión de las bolas de hockey favorece una estructura electrónica aislante (y magnética). La evidencia del metal JT proviene principalmente de la espectroscopía IR, donde la distorsión JT se observa claramente en los modos vibratorios que están presentes. La evidencia de metalicidad proviene de la transmitancia de fondo de los espectros IR que tiene diferentes características para un aislante (baja transmitancia) versus un metal (alta transmitancia). Argumentan que este llamado metal JT no es convencional y se caracteriza por la heterogeneidad local (intrínseca).
Diagrama de fase de FCC [matemática] A_3C_ {60} [/ matemática], donde el eje es el volumen de la celda unidad, ajustado por presión química o hidrostática. Los diagramas en la parte superior ilustran la distorsión de Jahn-Teller y la división de energía molecular-orbital resultante, pero no explican por qué se permite la conducción en el croquis central pero no en el croquis derecho. Fuente de la imagen: Superconductividad no convencional optimizada en un metal molecular Jahn-Teller [4]
¿Qué tan significativo es este artículo? Es difícil para mí decirlo, porque no estoy estudiando estos superconductores específicos, por lo que no sé si este diagrama de fase se ha propuesto 50 veces antes. Sin embargo, el documento en sí parece una pieza sólida de ciencia. No creo necesariamente que el metal Jahn-Teller sea una “nueva fase de la materia” como afirmaba el contenido viral. En primer lugar, a diferencia de las “fases” verdaderas como la superconductividad y los condensados de Bose-Einstein, la novedad de este metal Jahn-Teller es específica de este compuesto en particular. En otros materiales, las distorsiones de Jahn-Teller coexisten con la conductividad metálica y no es realmente un gran problema. Además, las razones por las cuales un metal JT podría constituir un ambiente hospitalario para la formación de superconductividad no es exactamente nuevo (pero sigue siendo interesante). La característica clave del llamado metal JT es una tendencia a la distorsión estructural dinámica (es decir, un fuerte acoplamiento de electrones y fonones que es bueno para la superconductividad mediada por fonones), una tendencia al antiferromagnetismo (que es compartido por muchos superconductores) y una metalicidad débil. (los metales pueden ser inducidos a convertirse en superconductores de manera que se entiendan bien). Estas características son compartidas por muchos otros materiales superconductores, por lo que reclamar una nueva fase con una palabra de moda pegadiza puede ser un poco demasiado.
¿Y las implicaciones? Este documento ofrece fuertes sugerencias para el medio ambiente que optimiza la superconductividad del fullereno: necesita distorsiones de la red, metalicidad y quizás un toque de magnetismo. Esto es similar a muchos otros superconductores. Y la breve viralidad que disfruta este documento mostró a los científicos que podemos convertir cualquier cosa en una palabra de moda pegadiza, incluso conceptos de libros de texto antiguos (pero importantes) como el efecto Jahn-Teller.
Referencias
[1] Holczer et al , Science 252 págs. 1154-1157 (1991)
[2] S. Blundell, Magnetismo en materia condensada (2001)
[3] Klupp y col. Nat. Com. 3 912 (2012)
[4] Zadik y col. Sci. Adv. 1 (2015)
