La pregunta Naukas 2014 – Laura Morrón

La pregunta Naukas 2014

¿Cuál será el avance o descubrimiento de la ciencia que más va a cambiar el mundo en los próximos años?

La conquista de la superconductividad a temperatura ambiente es uno de los mayores retos de la física teórica actual.

Tras el descubrimiento de los superconductores por Heike Kamerlingh Onnes, sus posibles aplicaciones tardaron en llegar puesto que se veían restringidas por la dificultad y el coste que suponía conseguir temperaturas cercanas al cero absoluto. Por ello, desde el principio, los investigadores trataron de obtener nuevos compuestos cuya temperatura de transición al estado superconductor fuese superior a la temperatura de ebullición del helio (4.15 K). El desafío era conseguir materiales cuyas temperaturas críticas fueran superiores a la temperatura de ebullición del Nitrógeno (77,85 K) ya que éste podía obtenerse a bajo costo.

Al poco tiempo se identificaron otros metales con temperaturas críticas ligeramente más altas y, a partir de los años 1930, la superconductividad se observó también en cuerpos compuestos, principalmente en aleaciones intermetálicas. Pero el gran avance en este campo, se produjo en 1986, con el descubrimiento por parte de J. C. Bednorz y K. A. Müller (Premio Nobel de Física 1987), de los superconductores a alta temperatura.

Contar con materiales como los óxidos de cobre que podían enfriarse con nitrógeno líquido parecía hacer más viable su empleo, sin embargo, su carácter cerámico los hace frágiles y difíciles de manejar. Afortunadamente, se están desarrollando métodos que abaratan y mejoran su fabricación, y que permitirán que su uso se generalice en un futuro cercano.

Otra dificultad que presentan los superconductores de alta temperatura para su implementación generalizada es el valor de su corriente crítica, es decir, la corriente a partir de la cual el material deja de ser superconductor y empieza a disipar energía. La disminución que sufre conforme aumenta el tamaño del superconductor supone una limitación en la construcción a gran escala. Para más inri, esta situación se agrava en presencia del campo magnético que en estos materiales, a diferencia del caso de los superconductores convencionales, penetra en forma de vórtices. Si estos se mueven al aplicar la corriente, se pierde el estado superconductor. Una forma de inmovilizar los vórtices es anclarlos a defectos de la red. Los avances realizados recientemente en este tema también hacen prever un uso mucho más extenso en los próximos años.

En cualquier caso, el paso verdaderamente importante será contar con superconductividad a temperatura ambiente y para que eso se produzca es crucial conocer el mecanismo que convierte en superconductores los cupratos o los materiales de hierro. Por desgracia, casi treinta años después del descubrimiento de sus propiedades, todavía no se dispone de una teoría consistente y comprobada experimentalmente. Esto, que puede parecer o ser descorazonador, en mi opinión, no lo es tanto. Como todo buen desafío científico está generando mucho interés y se suceden importantes y sorprendentes descubrimientos sobre la naturaleza de los superconductores de altas temperaturas. No parece descabellado pensar que todo ese esfuerzo y dedicación en el estudio de la naturaleza de estos materiales pueda descubrirnos sus secretos antes de lo que imaginamos o, al menos, proporcionarnos suficiente información para saber convertirlos en superconductores a temperatura ambiente.

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