En una nueva serie de experimentos complementarios, personal científico del Instituto de Estructura Electrónica y Láser (IESL) del FORTH — Myrsini Kaitatzi, Alexandros Deltsidis, Izar Capel Berdiell y Alexandros Lappas — trabajando en estrecha colaboración con personal del Sincrotrón ALBA (Laura Simonelli, responsable de la línea de luz de CLÆSS; y Alexander Missyul, científico de línea MSPD), del DESY (Martín Etter), y del BNL y IPB (Emil S. Bozin), ha abordado una cuestión fundamental en la vanguardia de la investigación en materia condensada: ¿hasta que punto deben intensificarse las interacciones electrón-electrón para elevar la temperatura a la que aparece la superconductividad?

Usando fuentes de luz de sincrotrón de gran brillantez, el grupo de investigación ha descubierto fases previamente ocultas que arrojan nueva luz sobre la delicada interacción entre los órdenes electrónicos — un factor clave que rige el comportamiento de los materiales cuánticos, y en especial de aquellos donde los electrones se mueven sin resistencia.

El trabajo del equipo destaca un nuevo material bidimensional a base de hierro, diseñado para conducir electricidad sin pérdidas, ofreciendo vías prometedoras para sistemas energéticamente eficientes y electrónica de próxima generación que requiere menos enfriamiento que los superconductores convencionales.

Combinando las técnicas de química de intercalación para ajustar finamente las propiedades del material, de dispersión total de rayos X para obtener información estructural rigurosa y de espectroscopía de núcleo de alta resolución (XAS, XES), que proporciona sensibilidad local ultrarrápida (en femtosegundos) y específica por elemento. Los análisis detectan fluctuaciones locales que indican una inestabilidad emergente impulsada por correlaciones electrónicas.

A medida que el material se enfría, esta inestabilidad se manifiesta como una expansión térmica negativa no convencional, derivada de complejas interacciones magnéticas. Dentro del marco de Mott-Hund, que describe el equilibrio entre la itinerancia y la localización de los electrones, se ha demostrado que la diferenciación orbital modera las correlaciones electrónicas y facilita las interacciones mediadas por fluctuaciones de espín.

En conjunto, estos mecanismos abren nuevas vías para diseñar materiales cuánticos en capas donde la superconductividad y el magnetismo puedan coexistir y, potencialmente, alcanzar temperaturas de transición elevadas.