Actualmente, los superconductores sólo pueden funcionar a temperaturas muy frías. Por lo tanto, encontrar uno que pueda funcionar a temperatura ambiente sin necesidad de mantenerlo en una cámara fría podría revolucionar todo, desde las redes eléctricas y los equipos médicos hasta la computación cuántica. Pero los físicos primero tienen que descubrir cómo hacerlos funcionar.
Un físico holandés descubrió el fenómeno de la superconductividad a principios del siglo XX y, desde entonces, laboratorios de todo el mundo han probado materiales que pueden alcanzar un estado superconductor a temperaturas cada vez más cálidas.
Entonces, ¿como logran estos materiales conducir electricidad sin resistencia y qué tipo de posibilidades tecnológicas se vislumbran en el horizonte, con la investigación de superconductores mejorando cada año?
La física detrás del fenómeno
¿Cómo es posible generar una corriente con resistencia
eléctrica cero, la base de la superconductividad? Para poder hacerlo, debes
mantener frío el metal conductor. Realmente frio. Como cientos de grados bajo
cero.
“A temperaturas normales, los electrones se mueven en
trayectorias algo erráticas. Generalmente pueden moverse libremente a través de
un cable, pero de vez en cuando chocan con los núcleos del material”, escribió
Mishkat Bhattacharya , físico del Instituto de Tecnología de Rochester. “Estas
colisiones son las que obstruyen el flujo de electrones, provocan resistencia y
calientan el material”.
Normalmente, los núcleos de todos los átomos vibran
constantemente y pueden chocar entre sí. En los materiales superconductores,
los electrones de la corriente pasan de un átomo a otro mientras vibran a la
misma frecuencia que los núcleos de los átomos del metal superconductor. Esto
significa que en lugar de chocar y generar calor, se mueven de forma suave y
coordinada. Y son las bajas temperaturas las que permiten este movimiento coordinado.
Un siglo de superconductividad
El Mercurio fue el primer material descubierto como
superconductor, por Heike Kamerlingh Onnes en 1911. Su equipo tuvo que enfriar
helio líquido a -454 grados Fahrenheit (-270 grados Celsius) para observar el
efecto. Utilizaron cables hechos de mercurio para enviar una corriente a través
del material y luego midieron el efecto de la resistencia eléctrica como
"suficientemente nulo".
Onnes y su equipo repitieron el experimento varias veces para asegurarse de que el efecto que habían observado fuera, de hecho, superconductividad, y también solucionaron todas las demás explicaciones posibles para el efecto: fallas eléctricas, corrientes abiertas, etc. Pero siguieron encontrando el mismo resultado y, después de tres años de pruebas, Onnes pudo demostrar corrientes con una resistencia verdaderamente nula.
Un futuro superconductor
Una de las aplicaciones más importantes de un futuro
superconductor a temperatura ambiente sería reducir el calor desperdiciado por
la electrónica. No sólo los dispositivos electrónicos como los teléfonos
celulares y las computadoras podrían funcionar de manera mucho más rápida y
eficiente , sino que, a mayor escala, las redes eléctricas, las líneas
eléctricas y los centros de datos podrían disminuir el calor desperdiciado.
Esto podría ser una gran victoria para el medio ambiente.
"Si logramos fabricar un superconductor a temperatura ambiente, entonces podremos abordar los miles de millones de dólares que cuesta en calor desperdiciado transmitir energía desde las centrales eléctricas a las ciudades", escribió Pegor Aynajian , físico de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York. York. "La energía solar recolectada en los vastos desiertos vacíos de todo el mundo podría almacenarse y transmitirse sin ninguna pérdida de energía, lo que podría alimentar a las ciudades y reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero".
Un tipo de superconductor hecho de un material similar a la cerámica descubierto por científicos de IBM en Suiza podría ser un camino hacia un superconductor a temperatura ambiente. Ya se ha demostrado que esta clase de materiales funciona a temperaturas más altas, aunque todavía gélidas , más cercanas a -300 F (-184 C) que los superconductores convencionales como los cables de mercurio originales de Onnes.
Pero si bien un superconductor a temperatura ambiente podría revolucionar la electrónica y la transmisión de energía, aún sigue siendo difícil encontrar el material adecuado. Como dice Aynajian, un superconductor a temperatura ambiente es literalmente “la próxima pregunta del millón”.
Sacado de theconversation punto com.
