Concepto de superconductividad a temperatura ambiente
El físico de la Universidad de Rochester Ranga Dias y su equipo han anunciado en la reunión de la Sociedad Americana de Física que han creado un superconductor a temperatura ambiente, según la revista científica ScienceNews.
Sin embargo, un artículo similar publicado por el equipo en octubre de 2020 fue cuestionado y finalmente retractado por Nature. Esto sugiere que el último trabajo del equipo se enfrentará a un mayor escrutinio.
Muchos materiales pueden convertirse en superconductores. Siempre que se enfríen a temperaturas muy bajas, son capaces de transmitir electricidad sin resistencia. Aunque algunos superconductores pueden funcionar a temperaturas mucho más elevadas, las presiones extremas que deben soportar hacen que no puedan utilizarse en la práctica.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester afirma haber creado un superconductor que funciona a temperatura ambiente y en condiciones de presión relativamente bajas. Los superconductores que funcionan en condiciones convencionales podrían anunciar una nueva era de máquinas altamente eficientes, instrumentos ultrasensibles y electrónica revolucionaria.
El físico del equipo, Ranga Dias, declaró en la reunión de la American Physical Society celebrada el 7 de marzo que esto anunciaba la aparición de nuevos materiales útiles para aplicaciones prácticas.
Este superconductor es un material compuesto de hidrógeno, nitrógeno y lutecio. Dias y sus colegas mezclan estos elementos en un dispositivo conocido como célula de yunque de diamante. Después variaron la presión y midieron la resistencia a la corriente en el compuesto.
Sorprendentemente, el material parece perder toda resistencia a las corrientes eléctricas a temperaturas de unos 21 °C. Sin embargo, para alcanzar la superconductividad sigue siendo necesaria una presión de 10 kilobares, es decir, unas 10.000 veces la presión atmosférica. Pero esto está muy por debajo de los millones de atmósferas que se requieren normalmente para los superconductores a temperatura ambiente. Si se confirman los resultados de este estudio, el material sería más prometedor para aplicaciones reales.
El 15 de octubre de 2020, el equipo publicó un artículo en Nature en el que afirmaba haber logrado crear un material superconductor a temperatura ambiente con una temperatura crítica de unos 15 °C a 2,6 millones de atmósferas. Suponía la primera vez que el ser humano lograba la superconductividad a temperatura ambiente. El artículo se convirtió también en portada de la revista Nature de ese mes, causando un gran revuelo.
Ranga Dias, físico de la Universidad de Rochester, llevó a cabo este experimento con coautores como Salamat. Colocaron una mezcla de hidrocarburo y azufre en una microcavidad cortada entre dos puntas de diamante, excitaron químicamente la muestra con un láser y observaron la formación de cristales.
A medida que iban bajando la temperatura experimental, la resistencia de la corriente a través del material descendía hasta cero. Entonces empezaron a aumentar la presión y comprobaron que esta transición se producía a temperaturas cada vez más altas.
Sin embargo, los editores de Nature acabaron retirando el artículo a pesar de las objeciones de Dias y sus coautores. La razón aducida fue que había irregularidades en el manejo de los datos por parte de los investigadores, lo que mermaba la confianza de los editores en los resultados.
Un superconductor es un material conductor sin pérdidas superior a los conductores eléctricos convencionales. La mayoría de los materiales superconductores existentes deben funcionar a temperaturas extremadamente bajas, lo que limita enormemente su aplicación a gran escala. Por eso, encontrar un material superconductor a temperatura ambiente ha sido durante mucho tiempo el sueño de físicos de todo el mundo.
En las últimas décadas, los científicos de materiales han trabajado en la búsqueda de materiales superconductores aptos para funcionar a temperatura ambiente. Ya se han descubierto varios materiales superconductores prometedores, como compuestos similares al hidrógeno que pueden ser superconductores a altas presiones.
La razón por la que los superconductores pierden sus propiedades superconductoras a temperatura ambiente es que, a altas temperaturas, aumenta la excitación de los electrones superconductores entre las bandas de valencia y energía y tienden a chocar con otros iones, perdiendo así su superconductividad. En el cero absoluto, los iones están congelados en el estado de energía más bajo del espacio y tienen resistencia cero.
Los superconductores tienen una amplia gama de aplicaciones prometedoras en tecnología y aplicaciones. Si los superconductores a temperatura ambiente se hacen realidad, darán un impulso significativo al desarrollo y la mejora de las siguientes áreas. Además, se abrirán nuevas posibilidades y direcciones futuras.
Resonancia Magnética: La resonancia magnética superconductora es uno de los logros más importantes en el campo de la medicina. Permite obtener imágenes precisas de tejidos humanos gracias a las propiedades de los superconductores.
Cable superconductor: Los cables que utilizan superconductores en lugar de conductores de cobre y aluminio pueden aumentar mucho la eficacia de la transmisión y reducir las pérdidas de energía.
La electrónica de alta velocidad: Los superconductores pueden ser utilizados para crear dispositivos electrónicos de alta velocidad y baja potencia, lo que podría mejorar significativamente el rendimiento de los ordenadores y otros dispositivos electrónicos.
Los imanes superconductores: Los imanes superconductores son más fuertes que los imanes convencionales y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como en la creación de campos magnéticos para la levitación magnética de trenes de alta velocidad y en la investigación científica para la generación de campos magnéticos extremadamente fuertes.
La fusión nuclear: Para construir dispositivos de fusión nuclear también se necesitan superconductores. Este dispositivo utiliza la fusión de núcleos atómicos para producir energía limpia y renovable.
La electrónica cuántica: También se utilizan superconductores en la investigación y el desarrollo de tecnologías cuánticas, como los bits cuánticos superconductores utilizados en los ordenadores cuánticos.
En conclusión, la realización de superconductores a temperatura ambiente es un problema muy difícil. El trabajo del equipo de Ranga Dias aún está por probar. Aún son necesarios nuevos avances y progresos en materiales y tecnología para que los superconductores funcionen a temperatura ambiente. Su aplicación en múltiples campos aportará sin duda más beneficios y mejoras a la vida humana.
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