A bigornia de diamante empregada polos investigadores para simular altas presións.

Fito histórico: crean o primeiro supercondutor a temperatura ambiente

A temperatura sitúase por primeira vez por riba de cero graos Celsius e o achado é un gran paso para futuras aplicacións tecnolóxicas

Un fito histórico para a física que traerá grandes avances na tecnoloxía do noso día a día. Porque a supercondutividade é un estraño fenómeno polo cal a enerxía eléctrica pode moverse a través dun material sen resistencia e pasar a gran velocidade a través dun cable sen perdidas. O problema é que se necesitan temperaturas moi baixas para conseguilo, da orde de -140 °C, o que complica e encarece o proceso.

Pero acaba de producirse un achado importante na procura da supercondutividade. Por primeira vez, os físicos lograron o fluxo sen resistencia dunha corrente eléctrica a temperatura ambiente: uns 15ºC. Isto rachou co récord anterior de -23ºC e supón un formidable paso adiante para tecnoloxías máis sinxelas e máis baratas.

“Debido aos límites da baixa temperatura, os materiais con propiedades tan extraordinarias non transformaron o mundo do xeito que moitos imaxinaran”, dixo o físico Ranga Dias da Universidade de Rochester nun comunicado de prensa. “Con todo, o noso descubrimento romperá estas barreiras e abrirá a porta a moitas aplicacións potenciais”.

A supercondutividade descubriuse por primeira vez en 1911 e dende aquela pasou a ser un obxectivo desexado na física dos materiais. Porque consta de dúas propiedades clave. A primeira é a resistencia cero. Polo xeral, o fluxo dunha corrente eléctrica atopa algún grao de resistencia, un pouco como a que provoca o aire cando empuxa cara atrás un obxecto en movemento, por exemplo. Canto maior sexa a condutividade dun material, menor resistencia eléctrica ofrece e a corrente pode fluír con maior liberdade.

O segundo é algo chamado efecto Meissner, no que se expulsan os campos magnéticos do material superconductor. Isto obriga ás liñas do campo magnético a desviarse arredor do material. Se colocamos un pequeno imán permanente sobre un material supercondutor, a forza repulsiva destas liñas de campo magnético fará que levite.

As posibles aplicacións da supercondutividade poderían revolucionar o noso mundo, desde o transporte de levitación magnética ata a transferencia de datos e as redes eléctricas sen perdas. Pero hai un gran problema:

Os materiais supercondutores xeralmente só poden ser creados e mantidos a temperaturas extremadamente baixas, moi por baixo das que se atopan na natureza. Manter os materiais a estas temperaturas é difícil e custoso, o que demostrou ser unha barreira práctica para unha implementación máis ampla.

Recentemente, os físicos lograron elevar a temperatura en elementos liviáns, como o sulfuro de hidróxeno e o hidruro de lantano. O elemento común é o hidróxeno, o elemento máis lixeiro da natureza. Pero o hidróxeno como gas é un illante; para convertelo en supercondutor, debe metalizarse baixo inmensas presións.

“Para ter un supercondutor de alta temperatura, necesítanse ligazóns máis fortes e elementos lixeiros. Eses son dous criterios moi básicos. O hidróxeno é o material máis lixeiro e a ligazón de hidróxeno é unha das máis fortes”, dixo Dias.

Experimento no laboratorio para atopar o supercondutor a temperatura ambiente.

Dado que o hidróxeno metálico puro só se pode crear baixo unha presión extrema, as condicións axeitadas son extremadamente difíciles de lograr. Pero dous equipos informaron sobre o éxito na súa creación nos últimos anos.

No 2017, os físicos informaron de hidróxeno metálico a presións entre 465 e 495 xigapascais e temperaturas de 5,5 Kelvin (-267,65°C). No 2019, os físicos informaron de hidróxeno metálico a presións de 425 xigapascais e temperaturas de 80 Kelvin (-193°C). Ningún deles está preto da temperatura ambiente. E, como referencia, a presión no núcleo da Terra está entre 330 e 360 xigapascais. Estamos a falar dunha presión moi superior.

A seguinte mellor opción é un metal rico en hidróxeno, como o sulfuro de hidróxeno e o hidruro de lantano utilizados en experimentos anteriores. Estes imitan as propiedades supercondutoras do hidróxeno metálico puro a presións moito máis baixas.

Un equipo de físicos dirixido por Elliot Snider da Universidade de Rochester comezou a experimentar. Primeiro, tentaron combinar o hidróxeno con itrio para crear superhidruro de itrio. Este material exhibiu supercondutividade a -11ºC baixo 180 xigapascais de presión.

A continuación, Snider e o seu equipo tentaron combinar carbono, xofre e hidróxeno para crear hidruro de xofre carbonoso. Espremeron unha pequena mostra nunha prensa de diamante e mediron a súa supercondutividade. E atopárona, a 270 xigapascais e 15ºC.

Obviamente, aínda está lonxe de ser utilizable nas circunstancias cotiás. Os tamaños das mostras eran microscópicos, entre 25 e 35 micróns, e a presión á que emerxeu a supercondutividade aínda era pouco práctica.

O seguinte paso na investigación será tratar de reducir a alta presión necesaria axustando a composición química da mostra. Se poden obter a mestura correcta, os investigadores cren que un supercondutor a temperatura ambiente e a presión ambiental finalmente estará ao noso alcance. E podería revolucionar a tecnoloxía da nosa vida diaria…

Aquí podes consultar a investigación publicada na revista Nature

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.