Internacional. En 1911, mientras estudiaba las propiedades de la materia a temperaturas muy bajas, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes y su equipo descubrieron que la resistencia eléctrica del mercurio sólido es cero por debajo de 4,2 K (−269 ° C). Esta fue la primera observación del fenómeno de la superconductividad.
Por debajo de una cierta temperatura "crítica" (Tc), la mayoría de los elementos químicos experimentan una transición al estado superconductor, caracterizado por dos propiedades básicas: en primer lugar, no ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica. Cuando la resistencia cae a cero, una corriente puede circular dentro del material sin ninguna disipación de energía. En segundo lugar, siempre que sean lo suficientemente débiles, los campos magnéticos externos no penetrarán en el superconductor. Este fenómeno de expulsión de campo se conoce como el efecto Meissner, nombre del físico que lo observó por primera vez en 1933. Los superconductores técnicos en uso hoy en día permiten la penetración parcial del campo magnético, lo que los hace adecuados para aplicaciones electrotécnicas.
La superconductividad tiene una serie de aplicaciones tecnológicas que incluyen poderosos electroimanes superconductores utilizados, por ejemplo, en trenes de levitación magnética, resonancia magnética (RM) y máquinas de resonancia magnética nuclear (RMN), reactores de fusión por confinamiento magnético (por ejemplo, tokamaks) e imanes de enfoque y dirección utilizados en aceleradores de partículas.
Superconductividad a temperatura ambiente: el “santo grial” de la física
Actualmente, los superconductores "ordinarios" o metálicos suelen tener temperaturas críticas inferiores a 30 K (-243.2 ° C) y deben enfriarse con helio líquido para lograr la superconductividad. Los superconductores de alta temperatura tienen un Tc tan alto como 138 K (-135 ° C) y, por lo tanto, pueden enfriarse utilizando nitrógeno líquido.
Un superconductor a temperatura ambiente, si existiera, permitiría una generación y un uso más eficiente de la electricidad, una transmisión de energía mejorada en todo el mundo y sistemas informáticos más potentes, entre muchas otras posibilidades.
La búsqueda de la superconductividad a temperatura ambiente es un desafío de larga data. Desde Kamerlingh Onnes, innumerables científicos han estado buscando un material, cuyo Tc supera la temperatura ambiente.
El descubrimiento de la superconductividad a alta temperatura en los óxidos de cobre elevó la Tc por encima de la temperatura del helio líquido. Desde 1994, uno de los óxidos de cobre ha mantenido el récord de Tc más alto (133 K a presión atmosférica y 164 K a alta presión). A pesar de la intensa investigación, se necesitaron otros 20 años para superar este récord en una clase de sistemas completamente nueva: en 2015, la compresión de sulfuro de hidrógeno a 150 GPa (1.5 millones de bar), o aproximadamente el 40% de la presión encontrada en el núcleo de la Tierra, Dio un Tc de 203 K.
Un nuevo avance en el campo de los superconductores
Cabe destacar que dos grupos independientes, el primero dirigido por Russell Hemley en la Universidad George Washington en Washington, DC, USA, y el segundo por Mikhail Eremets en el Instituto de Química Max Planck, Alemania, acaban de informar sobre experimentos que indican que un hidruro de lantano (LaH10) comprimido a 170–185 GPa (1.7 a 1.85 millones de barras) tiene un Tc de 250–260 K (-23–13 ° C).
De acuerdo con Eva Zurek, de la Universidad de Buffalo, estos hallazgos sugieren fuertemente la superconductividad, pero para demostrarlo más allá de cualquier duda, sería necesario también observar el efecto Meissner. Sin embargo, la medición de este efecto es un desafío: para el registro previo de alto Tc, hidruro de azufre, el efecto Meissner solo se pudo demostrar varios años después del informe inicial de superconductividad. Dado que las muestras de hidruro de lantano son significativamente más pequeñas que las muestras de hidruro de azufre, demostrar el efecto Meissner para el hidruro de lantano requerirá esfuerzos experimentales sustanciales.
También será necesario un trabajo experimental y teórico adicional para identificar las múltiples redes cristalinas contenidas en las muestras. Los datos sugieren que uno de estos es LaH10, pero la identidad de las otras estructuras sigue siendo desconocida. Esta información será esencial para comprender la relación entre la estructura cristalina y la superconductividad y, posiblemente, para revelar nuevas fases superconductoras que podrían tener una Tc aún mayor. Y el alto Tc de LaH10 ciertamente motivará a los experimentadores a investigar sistemas similares, como el hidruro de itrio, cuyo Tc predicho excede la temperatura ambiente.
Los nuevos hallazgos obtenidos por los dos equipos de investigadores son un buen augurio para la búsqueda de superconductores a temperatura ambiente. Como subrayaron los científicos alemanes en su artículo: "Este salto, por 50 K, del anterior registro de temperatura crítica de 203 K indica la posibilidad real de lograr la superconductividad a temperatura ambiente en el futuro cercano a altas presiones, y la perspectiva de la superconductividad convencional a presión ambiental”.
Por su parte, Russell Hemley concluye que "esto es solo el comienzo de una nueva era de superconductividad".
Fuente: Instituto Internacional de Refrigeración.
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