Superconductor de muy alta temperatura
Consiguen un superconductor, que a muy alta presión, es superconductor por debajo de los 7 grados centígrados.
|
Un superconductor es un material que no presenta resistencia al paso de la corriente eléctrica cuando su temperatura baja por debajo de cierta temperatura crítica. También presenta otras propiedades, como el ser un diamagnético perfecto, es decir que excluye totalmente el campo magnético.
Normalmente, la temperatura de transición es cercana al cero absoluto, por lo que se necesita refrigeración con helio líquido, algo que es muy caro. Pero en los años ochenta del pasado siglo se descubrió el YBaCuO, el primer superconductor de alta temperatura. En lugar de ser un metal se trataba de un material cerámico. A partir de entonces se fueron sintetizando superconductores de «alta temperatura», pero siempre a una temperatura para la que se necesitaba nitrógeno líquido, a casi 200 grados bajo cero, para poder refrigerarlos.
La sucesión de récords se fue haciendo cada vez más lenta, entre otras cosas porque no hay una teoría que explique esta superconducción que pueda guiar los experimentos. Para los superconductores de baja temperatura, los metálicos, sí que hay una teoría, la BCS, que explica la superconducción de forma satisfactoria. Otro problema de los superconductores de alta temperatura es que se trata de materiales cerámicos, que no son dúctiles y flexibles, al contrario que los de baja temperatura.
Al final, y después de todos estos años, las aplicaciones de los superconductores de alta temperatura han sido muy escasas. Parece que la única esperanza sería descubrir superconductores a temperatura ambiente, algo perteneciente al mundo de la ciencia ficción.
Antes del descubrimiento del YBaCuO, compuestos similares alcanzaban la superconductividad a alta temperatura cuando se les sometía a alta presión. Pero los físicos idearon un método para que la estructura cristalina recreara los efectos de esa alta presión sobre una capa atómica específica: el YBaCuO había nacido y no fue por casualidad.
Ahora hay unos resultados en este campo que excitan nuestra imaginación. Al parecer, un nuevo material de lantano e hidrógeno sometido a alta presión presenta superconducción a una temperatura cercana a la ambiente.
Suena muy bien, pero la presión necesaria, alcanzada sólo en juntas de yunque de diamante, es de 200 gigapascales, unas dos millones de atmósferas de presión.
Las pruebas son de momento provisionales y la investigación está en sus primeros estadios, pero, si se confirma el resultado podría ser el inicio de una revolución, o no. Habrá que esperar y ver.
Russell Hemley (George Washington University) anunció sus primeros resultados en un congreso el pasado agosto, pero es ahora cuando él y su equipo publican sus resultados en Physical Review Letters.
El material es una mezcla lantano e hidrógeno, por cada átomo de lantano hay 10 de hidrógeno. Su temperatura de transición es de 7 grados centígrados, es decir, por encima de la temperatura de congelación del agua. El resultado tiene una enorme importancia psicológica, pues el anterior récord, de 2014, era para una temperatura crítica de 83 grados centígrados bajo cero.
Este compuesto no es casual, Hemley y colaboradores buscaban esa estructura a propósito porque sus estudios previos sugerían que permitiría una temperatura crítica muy alta.
Hemley dice que en el próximo artículo que publique mostrarán pruebas de que el nuevo superconductor presenta diamagnetismo perfecto, algo único de los superconductores. Si es así, las pruebas se acumularían a su favor.
Hemley añade que está seguro de que existen otros materiales similares, incluso más allá de lo que sugieren las simulaciones. Sostiene que podrían tener temperaturas críticas aún más altas.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Artículo II.
Artículo III.
Imagen: Ivan A. Kruglov y colaboradores.
8 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
viernes 28 diciembre, 2018 @ 9:03 am
Pero no me queda claro: ¿a qué presión se consigue esa superconductividad en esa mezcla de lantano e hidrógeno?
viernes 28 diciembre, 2018 @ 3:44 pm
Aparece en el texto.
viernes 28 diciembre, 2018 @ 5:21 pm
200 gigapascales. A algún bocachancla público se le genera una onda de memes comprimidos a más que eso (memes de memeces, claro está). Lo más interesante de todas estas cosas es que las tripas de los planetas tienen perfectamente estas presiones, para nada es descartable que la Tierra esté embebida de hidrógeno en su interior (aunque da igual que no lo esté), las propiedades de la materia en estos extremos (o normalidades, según se quiera ver) tienen todo de desconocido. Se discute estos días sobre la anomalía del Atlántico Sur, un fenómeno cuyo origen está en el manto, que no es negligible para los satélites cuando lo sobrevuelan, y cuyos efectos (si los tiene) en la inversión de polaridad del campo terrestre son desconocidos pero dan para interesantes debates.
Hay otro campo tecnológico también muy cojo de edificios teóricos que sin embargo ha conseguido interesantes avances, los materiales adhesivos (pegamentos). No existe una buena teoría sobre cómo funcionan, sin embargo ya hay un buen repertorio de materiales como para que muchos aviones de línea vayan literalmente ensamblados con pegamento en la mayoría de sus piezas.
sábado 29 diciembre, 2018 @ 11:23 am
Pensé que esa presión se refería al YBaCuO, o sea a itrio-bario-cobre-oxígeno y no al que, si estoy en lo cierto, podríamos abreviar como LaH, o sea el lantano-hidrógeno -me ahorro subíndices por si acaso meto la pata-. Posiblemente esa presión será aproximada o bien «del orden de» y sirva para cualquier mezcla o combinación o un mix, que todo puede suceder ya que no veo clara la especificación en el artículo y la primera ¿fórmula? me parece rara. En cualquier caso gracias por las indicaciones a Neo y a Dr.
sábado 29 diciembre, 2018 @ 11:34 am
Estimado Tomás:
Ahora se ha cambiado a «Al parecer, un nuevo material de lantano e hidrógeno sometido a alta presión presenta superconducción a una temperatura cercana a la ambiente.» para que no haya confusión alguna.
Son diez hidrógenos por cada lantano.
lunes 31 diciembre, 2018 @ 12:06 pm
Gracias otra vez, admirado Neo. Queda claro.
miércoles 2 enero, 2019 @ 3:27 pm
Entonces, lo del hidrógeno metálico, como material metaestable a presión ambiente, como superconductor a 300ªK debida a la baja masa de los átomos de hidrógeno, y a la alta frecuencia de vibración de la red cristalina, ¿podría ser cierta?. Se cree que los superconductores de alta temperatura, puede ser debida a una interacción BCS reforzada electrón-fonón.
O si podría ser no fonónica, como proponían IM Chapnik, con su regla empírica (1960), que separaba a los metales en coeficiente de Hall de signo positivo y negativo; y posteriormente Jorge E Hirsch, con su teoría de superconducción de huecos (1983).
También se habla del módulo de compresión (Bulk Modulus) y de la función de trabajo (Work Function), que podrían tener correlación con la temperatura ambiente (Room Temperature), por detrás, en importancia, del signo del coeficiente de Hall. On a Direct Superconducting Pairing Mechanism, Michael C. Böhm and Christoph Saal. Z. Naturforsch. 54 a, 718-738 (1999), pdf. Pág. 2
Assembling the puzzle of superconducting elements: A Review, Cristina Buzea and Kevin Robbie, pdf. Pág. 7
Superconductivity in the elements, alloys and simple compounds. G. W. Webb a , F. Marsiglio b , J. E. Hirsch pdf, pág. 9 (VII. BEYOND BCS THEORY, hacia el final de la página), y 10.
En cualquier caso, se esperaba que el Nb3Si, una fase beta-tugnsteno, tendría una Tc superior a la del Nb3Ge; debida a la baja masa de los átomos de Si, respecto a los de Ge. Y no fue así finalmente, teniendo el primero, una Tc apróximadamente de 18ªK, y el segundo el Nb3Ge, una Tc de 23ºK.
También había leído, que una fase de alta presión, no era un superconductor práctico para aplicaciones tecnológicas a 1 atm.; y que solo serviría para comprender mejor como funcionaban los de alta temperatura, que trabajan a 1 atm. de presión, en condiciones normales.
Otro superconductor, con una densidad de electrones muy pequeña, el bismuto, y con una estructura cristalina, más sencilla o elemental; podría ser interesante, si pudiésemos conocer como lo hace para superconducir, con una densidad de electrones tan pequeña.
sábado 5 enero, 2019 @ 11:04 am
Pues ya explicarás en qué condiciones de presión y temperatura es superconductor el bismuto.L