En el futuro, los cables podrían cruzar debajo de los océanos para llevar electricidad sin esfuerzo de un continente a otro. Esos cables transportarían corrientes de turbinas eólicas gigantes o impulsarían los imanes de trenes de alta velocidad que levitan.
Todas estas tecnologías se basan en una maravilla del mundo de la física buscada durante mucho tiempo: la superconductividad, una propiedad física mejorada que permite que el metal transporte una corriente eléctrica sin perder energía.
Pero la superconductividad solo ha funcionado a temperaturas bajo cero que son demasiado frías para la mayoría de los dispositivos. Para hacerlo más útil, los científicos tienen que recrear las mismas condiciones a temperaturas regulares. Y aunque los físicos han sabido acerca de la superconductividad desde 1911, un superconductor a temperatura ambiente todavía los evade, como un espejismo en el desierto.
¿Qué es un superconductor?
Todos los metales tienen un punto llamado “temperatura crítica”. Si se enfría el metal por debajo de esa temperatura, la resistividad eléctrica casi desaparece, lo que hace que sea más fácil mover los átomos cargados. Para decirlo de otra manera, una corriente eléctrica que pasa a través de un circuito cerrado de cable superconductor podría circular para siempre.
Hoy, en cualquier lugar de Se pierde del 8 al 15 por ciento de la red eléctrica entre el generador y el consumidor porque la resistividad eléctrica en los cables estándar absorbe parte de ella en forma de calor. Los cables superconductores podrían eliminar todo ese desperdicio.
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También hay otra ventaja. Cuando la electricidad fluye a través de un cable enrollado, produce un campo magnético; los cables superconductores intensifican ese magnetismo. Ya, imanes superconductores máquinas de resonancia magnética, ayudar a los aceleradores de partículas guiar a su presa alrededor de un bucle, plasma de forma en reactores de fusióny empujar trenes de levitación magnética como el Chūō Shinkansen en construcción de Japón.
Subiendo la temperatura
Si bien la superconductividad es una habilidad maravillosa, la física la debilita con una fría advertencia. Mayoría temperaturas críticas de materiales conocidos
Los científicos lo hicieron posible, en una capacidad limitada, probándolo con materiales exóticos como cupratos, un tipo de cerámica que contiene cobre y oxígeno. En 1986, dos investigadores de IBM encontraron un cuprato superconductor a -396 grados Fahrenheit, un avance que les ganó el premio nobel de fisica. Muy pronto, otros en el campo empujaron a los superconductores de cuprato más allá de -321 grados Fahrenheit, el punto de ebullición del nitrógeno líquido, un refrigerante mucho más accesible que el hidrógeno líquido o el helio que de otro modo necesitarían.
“Ese fue un momento muy emocionante”, dice ricardo verde, físico de la Universidad de Maryland. “La gente pensaba: ‘Bueno, tal vez podamos alcanzar la temperatura ambiente’”.
Ahora, más de 30 años después, continúa la búsqueda de un superconductor a temperatura ambiente. Equipado con algoritmos que pueden predecir cómo se verán las propiedades de un material, muchos investigadores sienten que están más cerca que nunca. Pero algunas de sus ideas han sido controvertidas.
El dilema de la replicación
Una forma en que el campo está avanzando es desviando la atención de los cupratos hacia los hidratos, o materiales con átomos de hidrógeno cargados negativamente. En 2015, investigadores en Maguncia, Alemania, estableció un nuevo récord con un hidruro de azufre
Pero de nuevo, hay una trampa. Las temperaturas críticas cambian cuando cambia la presión circundante, y los superconductores de hidruro, al parecer, requieren presiones bastante inhumanas. El hidruro de lantano solo logró superconductividad a presiones superiores a 150 gigapascales, aproximadamente el equivalente a las condiciones en el núcleo de la Tierra, y demasiado alto para cualquier propósito práctico en el mundo de la superficie.
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Así que imagine la sorpresa cuando los ingenieros mecánicos de la Universidad de Rochester en el estado de Nueva York presentaron un hidruro hecho de otro elemento de tierras raras, lutecio. De acuerdo a sus resultados, los superconductores de hidruro de lutecio a alrededor de 70 grados Fahrenheit y 1 gigapascal. Eso sigue siendo 10.000 veces la presión del aire de la Tierra al nivel del mar, pero lo suficientemente bajo como para ser utilizado para herramientas industriales.
“No es una presión alta”, dice Eva Zurek, un químico teórico de la Universidad de Buffalo. “Si se puede replicar, [this method] podría ser muy significativo”.
Sin embargo, los científicos no están alentando todavía, ya han visto este tipo de intento antes. En 2020, el mismo grupo de investigación afirmó haber encontrado superconductividad a temperatura ambiente en un hidruro de carbono y azufre. Después de la fanfarria inicial, muchos de sus compañeros señalaron que habían manejó mal sus datos y que su trabajo no podía ser replicado. Eventualmente, los ingenieros de la Universidad de Rochester cedieron y retractó su papel.
Ahora, se enfrentan a las mismas preguntas con su superconductor de lutecio. “Realmente tiene que ser verificado”, dice Greene. Los primeros signos son desfavorables: un equipo de la Universidad de Nanjing en China recientemente trató de replicar el experimentosin éxito.
“Muchos grupos deberían poder reproducir este trabajo”, agrega Greene. “Creo que sabremos muy rápidamente si esto es correcto o no”.
Pero si el nuevo hidruro marca el primer superconductor a temperatura ambiente, ¿qué sigue? ¿Comenzarán los ingenieros a tender líneas eléctricas en todo el planeta mañana? No exactamente. Primero, tienen que entender cómo se comporta este nuevo material bajo diferentes temperaturas y otras condiciones, y cómo se ve a escalas más pequeñas.
“Aún no sabemos cuál es la estructura. En mi opinión, va a ser bastante diferente de un hidruro de alta presión”, dice Zurek.
Si el superconductor es viable, los ingenieros tendrán que aprender a fabricarlo para los usos cotidianos. Pero si tienen éxito, el resultado podría ser un regalo para las tecnologías que cambiarán el mundo.