Investigadores de la Universidad de Houston han informado de una nueva forma de elevar la temperatura de transición de los materiales superconductores, aumentando la temperatura a la que los superconductores pueden operar.

Los resultados, reportado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , sugieren una vía previamente inexplorada para lograr una superconductividad de alta temperatura, que ofrece una serie de beneficios potenciales a los generadores y consumidores de energía.

La corriente eléctrica puede moverse a través de materiales superconductores sin resistencia. mientras que los materiales de transmisión tradicionales pierden hasta un 10 por ciento de la energía entre la fuente generadora y el usuario final. Encontrar superconductores que funcionen a temperatura ambiente o cerca de ella (los superconductores actuales requieren el uso de un agente de enfriamiento) podría permitir a las empresas de servicios públicos proporcionar más electricidad sin aumentar la cantidad de combustible requerido. reduciendo su huella de carbono y mejorando la confiabilidad y eficiencia de la red eléctrica.

La temperatura de transición aumentó exponencialmente para los materiales probados con el nuevo método, aunque se mantuvo por debajo de la temperatura ambiente. Pero Paul C.W. Chu, científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas en UH (TcSUH) y autor correspondiente del artículo, dijo que el método ofrece una forma completamente nueva de abordar el problema de encontrar superconductores que funcionen a una temperatura más alta.

Chu un físico y presidente de TLL Temple of Science en UH, dijo el récord actual de un superconductor estable de alta temperatura, establecido por su grupo en 1994, es 164 Kelvin, o alrededor de -164 Fahrenheit. Ese superconductor está basado en mercurio; los materiales de bismuto probados para el nuevo trabajo son menos tóxicos, e inesperadamente alcanza una temperatura de transición superior a 90 Kelvin, o alrededor de -297 Fahrenheit, después de la primera caída prevista a 70 Kelvin.

El trabajo tiene como objetivo el principio bien establecido de que la temperatura de transición de un superconductor se puede predecir mediante la comprensión de la relación entre esa temperatura y el dopaje, un método para cambiar el material mediante la introducción de pequeñas cantidades de un elemento que puede cambiar su propiedades, o entre esa temperatura y la presión física. El principio sostiene que la temperatura de transición aumenta hasta cierto punto y luego comienza a descender. incluso si el dopaje o la presión continúan aumentando.

Liangzi Deng, un investigador de TcSUH que trabaja con Chu y el primer autor del artículo, Se le ocurrió la idea de aumentar la presión más allá de los niveles previamente explorados para ver si la temperatura de transición superconductora aumentaría nuevamente después de caer.

Funcionó. "Esto realmente muestra una nueva forma de elevar la temperatura de transición superconductora, ", dijo. La presión más alta cambió la superficie de Fermi de los compuestos probados, y Deng dijo que los investigadores creen que la presión cambia la estructura electrónica del material.

Las muestras de superconductores que probaron tienen menos de una décima de milímetro de ancho; los investigadores dijeron que era un desafío detectar la señal superconductora de una muestra tan pequeña a partir de mediciones de magnetización, la prueba más definitiva de superconductividad. En los ultimos años, Deng y sus colegas en el laboratorio de Chu desarrollaron una técnica de medición de magnetización ultrasensible que les permite detectar una señal magnética extremadamente pequeña de una muestra superconductora bajo una presión superior a 50 gigapascales.

Deng señaló que en estas pruebas, los investigadores no observaron un punto de saturación, es decir, la temperatura de transición seguirá aumentando a medida que aumenta la presión.

Probaron diferentes compuestos de bismuto que se sabe que tienen propiedades superconductoras y encontraron que el nuevo método elevó sustancialmente la temperatura de transición de cada uno. Los investigadores dijeron que no está claro si la técnica funcionaría en todos los superconductores, aunque el hecho de que haya trabajado en tres formulaciones diferentes es prometedor.

Pero impulsar la superconductividad a través de alta presión no es práctico para aplicaciones del mundo real. El siguiente paso, Chu dijo:será encontrar la manera de lograr el mismo efecto con dopaje químico y sin presión.