La propiedad única de los superconductores de resistencia cero puede revolucionar la transmisión y el transporte de energía. Sin embargo, la mayoría de los superconductores convencionales requieren enfriamiento a temperaturas extremadamente bajas que solo se pueden lograr con helio líquido, un refrigerante caro. Los científicos de materiales ahora están investigando superconductores de alta temperatura (HTS) que se pueden enfriar a un estado superconductor mediante el uso de nitrógeno líquido significativamente más barato. que tiene una temperatura notablemente más alta que el helio líquido.

En la actualidad, un material HTS prospectivo para tal exploración es (RE) Ba ₂ Cu ₃ O _y , RE-123, donde RE significa elementos de tierras raras como itrio (Y), gadolinio (Gd), erbio (Er), neodimio (Nd), o europio (Eu). Estos materiales en forma monocristalina son capaces de superar las limitaciones físicas que debilitan la superconductividad. abriendo así las puertas a una variedad de aplicaciones de ingeniería.

En un estudio reciente publicado en el Revista de aleaciones y compuestos , un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, dirigido por el Prof. Muralidhar Miryala, pionero en el área de HTS, desarrollaron superconductores a granel monocristalinos que pueden atrapar campos magnéticos dentro de ellos de una manera similar a como los ferroimanes (hierro, níquel, cobalto) retienen el campo magnético. "El campo atrapado es uno de los parámetros más relevantes en muchas aplicaciones prácticas de RE-123 a granel y está relacionado con el diámetro a granel, "explica la profesora Miryala.

Entre las diversas técnicas disponibles para fabricar RE-123 a granel, el equipo optó por una técnica de crecimiento infiltrado (IG), en el que sólido (RE) BaCuO ₅ (RE-211) reacciona con una fase líquida de Ba-Cu-O para formar el RE-123 superconductor. La profesora Miryala expone la motivación detrás de su enfoque:"La técnica IG produce bultos RE-123 sin homogeneidades, se puede realizar en el aire, y ampliado a niveles industriales. Es más, Proporciona un terreno fértil para explorar sistemas ternarios de elementos ER, que no se han estudiado hasta ahora ".

Recientemente, el equipo investigó el ternario (Di-s _0,33 Y _0.33-x Er _{0,33 + x} ) -123 sistema a granel, optimizando su composición ajustando la proporción de Y y Er en el precursor 211 (específicamente, x =0, 0,05, 0,1, 0,15, y 0,2). El equipo caracterizó las fases superconductoras en las muestras mediante difracción de rayos X y midió el campo atrapado y la temperatura de transición superconductora (T _C ). Finalmente, llevaron a cabo análisis microestructurales y químicos utilizando microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) y espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX).

El XRD demostró la naturaleza monocristalina de los bultos RE-123, con T _C valores en el rango (91,5-92) K, que estaban significativamente por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido (77K), y el campo atrapado más alto de 0.53 tesla se observó en (Gd _0,33 Y _0,13 Er _0,53 ) -123 (x =0,2). FESEM y EDX identificados finamente dispersos (Gd, Y, Er) -211 partículas en todas las muestras, con una distribución de precipitados ricos en Er para x =0,2, la muestra que también mostró el mejor rendimiento superconductor.

"Los hallazgos de nuestro estudio proporcionan una noción de cómo implementar una producción de bajo costo de alto rendimiento (Gd, Y, Er) BCO a granel para aplicaciones de la vida real como levitación magnética, rodamiento superconductor, almacenamiento de energía del volante, imagen de resonancia magnética, motores rotativos, suministro de fármacos y purificación de agua, "dice la profesora Miryala.