08.08.2022 - University of Nevada

Baja presión, alto riesgo: Los físicos de la UNLV logran importantes avances en la carrera por la superconductividad a temperatura ambiente

La investigación recientemente publicada se basa en el descubrimiento histórico de un superconductor a temperatura ambiente realizado por el equipo en 2020, replicando los resultados con una eficacia aún mayor

Menos de dos años después de sorprender al mundo de la ciencia con el descubrimiento de un material capaz de alcanzar la superconductividad a temperatura ambiente, un equipo de físicos de la UNLV ha vuelto a subir la apuesta al reproducir la hazaña a la menor presión jamás registrada.

En otras palabras, la ciencia está más cerca que nunca de un material utilizable y reproducible que podría revolucionar algún día la forma de transportar la energía.

El físico de la UNLV Ashkan Salamat y su colega Ranga Dias, físico de la Universidad de Rochester, fueron noticia a nivel internacional en 2020 al informar sobre la superconductividad a temperatura ambiente por primera vez. Para lograr la hazaña, los científicos sintetizaron químicamente una mezcla de carbono, azufre e hidrógeno primero en un estado metálico, y luego aún más en un estado superconductor a temperatura ambiente utilizando una presión extrema -267 gigapascales- condiciones que sólo se encontrarían en la naturaleza cerca del centro de la Tierra.

En menos de dos años, el equipo es capaz de completar la hazaña a tan sólo 91 GPa, aproximadamente un tercio de la presión que se informó inicialmente.

Un superdescubrimiento

Mediante un ajuste detallado de la composición de carbono, azufre e hidrógeno utilizada en el avance original, los científicos son capaces de producir un material a una presión más baja que conserva su estado de superconductividad.

"Se trata de presiones a un nivel difícil de comprender y evaluar fuera del laboratorio, pero nuestra trayectoria actual demuestra que es posible alcanzar temperaturas superconductoras relativamente altas a presiones constantemente más bajas, que es nuestro objetivo final", dijo el autor principal del estudio, Gregory Alexander Smith, un investigador estudiante de posgrado del Laboratorio de Condiciones Extremas de Nevada (NEXCL) de la UNLV. "A fin de cuentas, si queremos fabricar dispositivos beneficiosos para las necesidades de la sociedad, tenemos que reducir la presión necesaria para crearlos".

Aunque las presiones siguen siendo elevadas -unas mil veces superiores a las que se experimentan en el fondo de la Fosa de las Marianas del Océano Pacífico-, siguen corriendo hacia un objetivo cercano a cero. Se trata de una carrera que está ganando fuelle exponencialmente en la UNLV a medida que los científicos van comprendiendo mejor la relación química entre el carbono, el azufre y el hidrógeno que componen el material.

"Nuestro conocimiento de la relación entre el carbono y el azufre está avanzando rápidamente, y estamos encontrando proporciones que conducen a respuestas notablemente diferentes, y más eficientes, de lo que se observó inicialmente", dijo Salamat, que dirige el NEXCL de la UNLV y contribuyó al último estudio. "Observar fenómenos tan diferentes en un sistema similar demuestra la riqueza de la madre naturaleza. Hay mucho más que entender, y cada nuevo avance nos acerca al precipicio de los dispositivos superconductores cotidianos."

El Santo Grial de la eficiencia energética

La superconductividad es un fenómeno extraordinario que se observó por primera vez hace más de un siglo, pero sólo a temperaturas notablemente bajas que impedían pensar en una aplicación práctica. Hasta la década de 1960, los científicos no teorizaron que la hazaña podría ser posible a temperaturas más altas. El descubrimiento en 2020 por parte de Salamat y sus colegas de un superconductor a temperatura ambiente entusiasmó al mundo de la ciencia, en parte porque la tecnología admite el flujo eléctrico con resistencia cero, lo que significa que la energía que pasa por un circuito podría conducirse infinitamente y sin pérdida de potencia. Esto podría tener importantes implicaciones para el almacenamiento y la transmisión de la energía, ya que permitiría mejorar las baterías de los teléfonos móviles y conseguir una red energética más eficiente.

"La crisis energética mundial no muestra signos de desaceleración, y los costes aumentan en parte debido a una red energética estadounidense que pierde aproximadamente 30.000 millones de dólares al año por la ineficacia de la tecnología actual", afirma Salamat. "Para el cambio social, tenemos que liderar con la tecnología, y el trabajo que se realiza hoy está, creo, a la vanguardia de las soluciones del mañana".

Según Salamat, las propiedades de los superconductores pueden sustentar una nueva generación de materiales que podría cambiar fundamentalmente la infraestructura energética de Estados Unidos y de otros países.

"Imagínese aprovechar la energía en Nevada y enviarla a todo el país sin ninguna pérdida de energía", dijo. "Esta tecnología podría hacerlo posible algún día".

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