Científicos rompen récord de superconductores de alta temperatura

Experimento produce nuevo material que puede conducir la electricidad perfectamente

24.05.2019

Courtesy of Drozdov et al.

Los datos de los rayos X permitieron a los científicos construir un modelo de la estructura cristalina del material.

Científicos de la Universidad de Chicago forman parte de un equipo de investigación internacional que ha descubierto la superconductividad, la capacidad de conducir la electricidad perfectamente, a las temperaturas más altas jamás registradas.

Usando tecnología avanzada en el Laboratorio Nacional Argonne, afiliado a la Universidad de Chicago, el equipo estudió una clase de materiales en los que observaron superconductividad a temperaturas de alrededor de -23 grados centígrados (-9 grados Fahrenheit), un salto de alrededor de 50 grados en comparación con el récord anterior confirmado.

Aunque la superconductividad ocurrió bajo una presión extremadamente alta, el resultado sigue representando un gran paso hacia la creación de superconductividad a temperatura ambiente, el objetivo final para los científicos de poder utilizar este fenómeno para tecnologías avanzadas. Los resultados fueron en Nature; Vitali Prakapenka, profesor de investigación de la Universidad de Chicago, y Eran Greenberg, becario postdoctoral de la Universidad de Chicago, son coautores de la investigación.

Así como un alambre de cobre conduce mejor la electricidad que un tubo de goma, ciertos tipos de materiales son mejores para convertirse en superconductores, un estado definido por dos propiedades principales: El material ofrece cero resistencia a la corriente eléctrica y no puede ser penetrado por campos magnéticos. Los usos potenciales son tan amplios como apasionantes: cables eléctricos sin corrientes decrecientes, superordenadores extremadamente rápidos y trenes de levitación magnética eficientes.

Pero los científicos sólo han sido capaces de crear materiales superconductores cuando se enfrían a temperaturas extremadamente frías -inicialmente, menos-240 grados centígrados y, más recientemente, alrededor de -73 grados centígrados. Dado que este tipo de refrigeración es costoso, ha limitado sus aplicaciones en el mundo en general.

Recientes predicciones teóricas han demostrado que una nueva clase de materiales de hidruros superconductores podría allanar el camino para una superconductividad a altas temperaturas. Investigadores del Instituto Max Planck de Química en Alemania se unieron con investigadores de la Universidad de Chicago para crear uno de estos materiales, llamado superhidruros de lantano, probar su superconductividad y determinar su estructura y composición.

El único problema era que el material debía ser sometido a una presión extremadamente alta: entre 150 y 170 gigapascales, más de un millón y medio de veces la presión al nivel del mar. Sólo bajo estas condiciones de alta presión el material -una pequeña muestra de sólo unos pocos micrones- mostró superconductividad a la nueva temperatura récord.

De hecho, el material mostró tres de las cuatro características necesarias para probar la superconductividad: Bajó su resistencia eléctrica, disminuyó su temperatura crítica bajo un campo magnético externo y mostró un cambio de temperatura cuando algunos elementos fueron reemplazados por diferentes isótopos. La cuarta característica, llamada efecto Meissner, en la que el material expulsa cualquier campo magnético, no fue detectada. Eso se debe a que el material es tan pequeño que no se pudo observar este efecto, señalaron los investigadores.

Utilizaron la Fuente Avanzada de Fotones del Laboratorio Nacional Argonne, que proporciona rayos X ultra brillantes y de alta energía que han permitido avances en todo, desde mejores baterías hasta la comprensión del interior profundo de la Tierra, para analizar el material. En el experimento, los investigadores del Centro de Fuentes Avanzadas de Radiación de la Universidad de Chicago extrajeron una pequeña muestra del material entre dos diamantes diminutos para ejercer la presión necesaria, y luego utilizaron los rayos X de la línea de luz para sondear su estructura y composición.

Debido a que las temperaturas utilizadas para llevar a cabo el experimento están dentro del rango normal de muchos lugares del mundo, eso hace que el objetivo final de la temperatura ambiente -o al menos 0 grados centígrados- parezca estar al alcance de la mano.

El equipo ya continúa colaborando para encontrar nuevos materiales que puedan crear superconductividad en condiciones más razonables.

"Nuestro próximo objetivo es reducir la presión necesaria para sintetizar las muestras, acercar la temperatura crítica al ambiente, e incluso crear muestras que puedan sintetizarse a altas presiones, pero que aún así sean superconductas a presiones normales", dijo Prakapenka. "Seguimos buscando nuevos e interesantes compuestos que nos traigan nuevos, y a menudo inesperados, descubrimientos."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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