Investigadores han logrado la superconductividad en el germanio, un semiconductor común, dopándolo con precisión con átomos de galio. Este avance, detallado en un nuevo estudio, podría permitir dispositivos cuánticos y electrónicos criogénicos más eficientes. El material conduce la electricidad con resistencia cero a 3,5 Kelvin.
Durante décadas, los científicos han buscado combinar las propiedades de semiconductores como el germanio con la superconductividad, que permite que las corrientes eléctricas fluyan sin resistencia. El germanio, ampliamente utilizado en chips de computadora y fibra óptica, forma la base de la electrónica moderna, pero inducir la superconductividad ha resultado desafiante debido a la necesidad de arreglos atómicos precisos.
Un equipo liderado por investigadores de la Universidad de Nueva York, la Universidad de Queensland, el ETH Zurich y la Universidad Estatal de Ohio tuvo éxito utilizando epitaxia de haz molecular para incorporar átomos de galio en películas de germanio. Este proceso de dopaje, guiado por métodos avanzados de rayos X, crea una estructura cristalina estable donde el galio sustituye a los átomos de germanio, permitiendo el emparejamiento de electrones para la superconductividad a 3,5 Kelvin, o aproximadamente -453 grados Fahrenheit.
"Establecer la superconductividad en el germanio... puede revolucionar potencialmente docenas de productos de consumo y tecnologías industriales", dijo Javad Shabani, físico en la Universidad de Nueva York y director de su Centro de Física de Información Cuántica.
El estudio, publicado en Nature Nanotechnology en 2025, destaca aplicaciones potenciales en circuitos cuánticos y electrónica de bajo consumo. Peter Jacobson, físico en la Universidad de Queensland, señaló que el material permite interfaces limpias entre regiones superconductoras y semiconductores, esenciales para dispositivos cuánticos escalables. "Estos materiales podrían sustentar futuros circuitos cuánticos, sensores y electrónicos criogénicos de bajo consumo", dijo Jacobson.
A diferencia de enfoques anteriores que causaban defectos cristalinos, este método asegura estructuras uniformes compatibles con capas de silicio, reduciendo la absorción de señales en tecnologías cuánticas. David Cardwell en la Universidad de Cambridge lo describió como potencialmente transformacional para la computación cuántica, que requiere supercoldamiento. El trabajo recibió apoyo parcial de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE.UU.