Nuevo material hace posible la superconductividad ambiental

Investigadores de la Universidad de Rochester han creado un material superconductor a una temperatura y una presión lo suficientemente bajas para usarlo en aplicaciones prácticas.

"Con este material, ha llegado el amanecer de la superconductividad ambiental y las tecnologías aplicadas", según el equipo dirigido por Ranga Dias, profesor adjunto de Ingeniería Mecánica y Física. En un artículo publicado en Nature, los investigadores describen un hidruro de lutecio dopado con nitrógeno (NDLH) que presenta superconductividad a 20,5 grados Celsius y 10 kilobares (145.000 libras por pulgada cuadrada, o psi) de presión.

Aunque 145.000 psi pueda parecer una presión extraordinariamente alta (la presión a nivel del mar es de unas 15 psi), las técnicas de ingeniería de deformación utilizadas habitualmente en la fabricación de chips, por ejemplo, incorporan materiales que se mantienen unidos por presiones químicas internas incluso superiores.

Los científicos llevan más de un siglo persiguiendo este avance de la física de la materia condensada. Los materiales superconductores tienen dos propiedades clave: la resistencia eléctrica desaparece y los campos magnéticos expulsados pasan alrededor del material superconductor.

- Redes eléctricas que transmitan electricidad sin la pérdida de hasta 200 millones de megavatios hora (MWh) de energía que ahora se produce debido a la resistencia de los cables.

- Técnicas médicas de imagen y exploración más asequibles, como la resonancia magnética y la magnetocardiografía

- Electrónica más rápida y eficiente para la lógica digital y la tecnología de dispositivos de memoria

- Máquinas tokamak que utilizan campos magnéticos para confinar plasmas y lograr la fusión como fuente de energía ilimitada

Anteriormente, el equipo de Dias informó de la creación de dos materiales -hidruro de azufre carbonoso y superhidruro de itrio- que son superconductores a 58 grados Fahrenheit/39 millones de psi y 12 grados Fahrenheit/26 millones de psi respectivamente, en artículos publicados en Nature y Physical Review Letters.

Dada la importancia del nuevo descubrimiento, Dias y su equipo se esforzaron al máximo para documentar su investigación y evitar las críticas surgidas a raíz del anterior artículo de Nature, que llevó a los editores de la revista a retractarse, informa la Universidad de Rochester.

Según Dias, el artículo anterior se ha vuelto a enviar a Nature con nuevos datos que validan el trabajo anterior. Los nuevos datos se recogieron fuera del laboratorio, en los Laboratorios Nacionales de Argonne y Brookhaven, ante un público de científicos que presenciaron en directo la transición superconductora. Con el nuevo trabajo se ha adoptado un enfoque similar.

"La vía hacia la electrónica de consumo superconductora, las líneas de transferencia de energía, el transporte y las mejoras significativas del confinamiento magnético para la fusión son ya una realidad", afirma Dias en un comunicado. "Creemos que estamos ya en la era superconductora moderna".

Por ejemplo, Dias predice que el hidruro de lutecio dopado con nitrógeno acelerará enormemente los avances en el desarrollo de máquinas tokamak para lograr la fusión. En lugar de utilizar potentes rayos láser convergentes para implosionar una pastilla de combustible, los tokamaks se basan en fuertes campos magnéticos emitidos por un recinto en forma de donut para atrapar, retener y encender plasmas supercalentados. El NDLH, que produce un "enorme campo magnético" a temperatura ambiente, "cambiará las reglas del juego" de esta tecnología emergente, afirma Dias.