Un material misterioso crea un nuevo récord de superconductividad

 Kiyoshi Takahase Segundo/Alamy

Los científicos han creado un material que puede conducir electricidad sin ninguna resistencia a temperaturas de hasta aproximadamente 15 ° C.

Por Faisal Khan

Traducido por L. Domenech

Los superconductores son más conocidos por su capacidad para conducir electricidad sin resistencia, pero estos materiales exóticos solo podrían producirse artificialmente y funcionar bajo condiciones específicas como cierta temperatura o presión. Su demanda es alta debido a la dependencia de la tecnología de computación cuántica futurista en ellos.

Además de la tecnología futurista, los superconductores tienen otras aplicaciones tecnológicas como máquinas de imágenes por resonancia magnética, torres de telefonía móvil y generación y transmisión de electricidad cotidiana sumamente eficientes. Los investigadores incluso están experimentando con ellos en generadores de alto rendimiento para turbinas eólicas.

Imagínese cuánto más fácil sería si pudieran funcionar en condiciones normales (temperatura ambiente, etc.) o tal vez ocurrir de forma natural. Resulta que un superconductor que funciona a temperatura ambiente o uno que incluso ocurre naturalmente no es tan extravagante como puede parecer. Para la parte natural, es posible que no los encontremos aquí en la Tierra, sino en el espacio. El descubrimiento de la superconductividad en el grafeno también ha animado a los científicos a seguir investigando en el área.

A principios de año, escribí sobre cómo los científicos han descubierto trazas de material superconductor en un meteorito gigante que se estrelló contra Australia hace más de 100 años. La recolección de rocas espaciales para superconductores podría no ser una idea práctica por ahora, por lo que desarrollar un superconductor que funcione a temperatura ambiente podría ser nuestra mejor opción.

Sobre la base de su investigación anterior que comenzó con el descubrimiento de una clase de superconductores en 2015, los físicos del Instituto Max Planck de Química en Mainz (Alemania) en colaboración con otros investigadores académicos, ahora han creado un material misterioso que ha establecido un nuevo récord de superconductividad mediante la conducción de electricidad sin ninguna resistencia a temperaturas de hasta aproximadamente 15 ° C.

Si bien este es un gran invento, tiene una gran limitación: sobrevive solo bajo presiones extremadamente altas que solo se pueden ver más cerca del centro de la Tierra. No hace falta decir que no tendría aplicaciones prácticas. Sin embargo, este podría ser un primer paso muy importante hacia el desarrollo de superconductores que funcionen a temperatura ambiente.

Hay superconductores que funcionan a presión atmosférica, pero luego deben mantenerse a temperaturas extremadamente frías. Para fines de comparación, el superconductor más sofisticado, como los materiales cerámicos a base de óxido de cobre, funciona por debajo de una temperatura de 133 kelvin (-140 ° C). Por lo tanto, con la tecnología actual, es un escenario entre la temperatura y la presión cuando se trata de un superconductor en funcionamiento.

El mismo equipo que informó sobre el primer superconductor de alta presión y alta temperatura en 2015 ahora ha presentado pruebas convincentes de conductividad a alta temperatura. Y mientras que el compuesto anterior consistía en hidrógeno y azufre que tenían una resistencia cero hasta -70 ° C, el desarrollo reciente marca la primera vez que este tipo de superconductividad se ha visto en un compuesto de tres elementos: carbono, azufre e hidrógeno.

Según el equipo, la adición del tercer elemento en la mezcla amplía el alcance para el desarrollo de nuevos superconductores. Si bien ya se están utilizando materiales a alta presión, agregar más elementos podría reducir aún más los requisitos de presión operativa en un superconductor.

El proceso de creación del superconductor actual involucró una mezcla de carbono, hidrógeno y azufre en un nicho microscópico, que fue tallado entre las puntas de dos diamantes. Luego se desencadenó la reacción química con luz láser para la formación de cristales. A medida que bajaron la temperatura del material, la resistencia a la corriente que pasa a través del material se redujo a cero, convirtiéndose en un superconductor.

Al aumentar la presión de aquí en adelante, el equipo descubrió que la transición se produjo a temperaturas cada vez más altas. La mejor lectura para la temperatura se obtuvo a una temperatura de 287,7 kelvin (aproximadamente 15 ° C) a 267 gigapascales, 2,6 millones de veces la presión atmosférica al nivel del mar. Los investigadores también encontraron que el cristal resultante expulsó su campo magnético a la temperatura de transición, lo que confirma la superconductividad.

Aunque los investigadores han desarrollado anteriormente simulaciones por ordenador de mezclas de carbono, hidrógeno y azufre a alta presión, esta es la primera vez que se hace en la práctica. Otros investigadores señalan que aún se desconoce mucho sobre el material misterioso y necesitan mirar los datos sin procesar para averiguar qué está pasando.

Si se prueban, estos superconductores que funcionan a temperatura ambiente podrían tener un gran impacto tecnológico, por ejemplo, en la electrónica que funciona más rápido sin sobrecalentarse.

El Articulo completo se publicó en la revista Nature

El artículo está traducido del ingles de otro publicado en Medium/Technicity