El primer superconductor a temperatura ambiente tiene un problema con la presión

Los físicos han alcanzado la meta largamente buscada de formular un material superconductor a temperatura ambiente. La trampa es que requiere enormes presiones para funcionar.

Cuando hablamos de superconductores parece que nos referimos a algo sacado de un cómic de superhéroes, sin embargo son algo muy real y que puede ser crucial para la especie humana en el futuro.

Hace más de un siglo se descubrió que determinados materiales, al someterlos a temperaturas muy bajas, ofrecían una resistencia cero a la corriente eléctrica.

¿Para qué sirve esto? Para empezar, es posible construir con ellos electroimanes increíblemente potentes, como los empleados en los aceleradores de partículas. Esto quiere decir que usando superconductores se podrían construir motores, generadores eléctricos y baterías extremadamente eficientes. Los diseños de trenes de levitación magnética, por ejemplo, necesitan imanes superconductores.

El problema es que en general la temperatura crítica a partir de la cual un material se convierte en superconductor es MUY baja. Los materiales cerámicos de cuarzo-perovskita, descubiertos en los años 80, necesitan enfriarse a -183 °C. No basta el congelador de casa, es necesario usar nitrógeno líquido, que está a -195,8 °C.

Desde hace muchos años, investigadores de todo el mundo están buscando un material que se convierta en superconductor a temperaturas más altas, idealmente a temperatura ambiente (20 °C). Un equipo de físicos de Rochester, en Nueva York, lo ha conseguido, en colaboración con científicos de Oxford y la Universidad del País Vasco.

El compuesto de hidrógeno, carbono y azufre funciona como un superconductor a una temperatura de hasta 15 °C (59 grados Fahrenheit), 27 grados más caliente que el anterior récord de superconductividad de alta temperatura establecido el año pasado.

Pero hay un pequeño problema. La sustancia empleada en el experimento se vuelve superconductora sólo mientras es aplastada entre un par de diamantes a presiones extremas, de aproximadamente un 75% de la presión en el núcleo de la Tierra.

El reto ahora para estos científicos es dar con un material superconductor que funcione no sólo a temperaturas normales sino también a una presión normal de una atmósfera.

El material solo se vuelve superconductor a presiones extremas, de aproximadamente un 75% de la presión en el núcleo de la Tierra

La resistencia eléctrica se produce en los cables normales cuando los electrones que fluyen libremente chocan con los átomos que componen el metal. Cuando baja mucho la temperatura, los electrones pueden inducir vibraciones en la red atómica del metal, y esas vibraciones a su vez hace que los electrones formen parejas conocidas como pares de Cooper.

Las reglas cuánticas que se aplican a los pares de Cooper son diferentes a las de los electrones individuales, y pueden fluir formando un enjambre coherente que pasa a través de la red metálica sin resistencia alguna.

El material superconductor también repele los campos magnéticos. Este es el efecto que podría permitir que un tren levite magnéticamente, sin fricción, flotando sobre rieles superconductores.

En los años 2000 las simulaciones usando superordenadores permitieron a los teóricos predecir las propiedades de varios hidruros, y el uso generalizado de yunques de diamante compactos permitió a los experimentadores comprimir estos materiales para ponerlos a prueba. El equipo de Rochester ha batido todos los récords anteriores.

Estos investigadores han podido comprobar que la mayoría de los híbridos de hidrógeno de dos elementos usados anteriormente son callejones sin salida, pero la nueva mezcla de tres elementos marca un avance potencialmente significativo.

REFERENCIA
Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride