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Los científicos han descubierto un verdadero superconductor a temperatura ambiente

La búsqueda de un material superconductor verdaderamente a temperatura ambiente ha sido uno de los grandes Santos Griales en ingeniería y física. La capacidad de mover la electricidad del punto A al B sin resistencia y, por tanto, sin pérdidas, cambiaría las reglas del juego para la civilización humana. Desafortunadamente, hasta el día de hoy, todos los superconductores conocidos todavía necesitaban temperaturas muy frías. Hoy, los científicos anunciaron que han logrado una superconducción a 59 grados Fahrenheit / 15 Celsius. Si bien aún hace un poco de frío, puede alcanzar los 59 ° F en un edificio con aire acondicionado. Este es un avance genuino, pero no despeja de inmediato el camino hacia una implementación fácil de la tecnología.

A temperaturas extremadamente bajas, el comportamiento de los electrones a través de un material cambia. A temperaturas cercanas al cero absoluto, los electrones que atraviesan un material forman lo que se conoce como pares de Cooper. Normalmente, los electrones individuales esencialmente hacen ping-pong a través de la red iónica del material por el que pasan. Cada vez que un electrón choca con un ion en la red, pierde una pequeña cantidad de energía. Esta pérdida es lo que llamamos resistencia. Cuando se enfrían a una temperatura lo suficientemente baja, los electrones se comportan de manera dramáticamente diferente. Los pares de Cooper se comportan como un superfluido, lo que significa que pueden fluir a través del material sin ninguna pérdida de energía subyacente. Las pruebas han demostrado que la corriente almacenada dentro de un superconductor permanecerá allí mientras el material permanezca en un estado superconductor sin pérdida de energía.

Hay dos problemas que aún se interponen entre nosotros y una explotación más eficaz de este descubrimiento. Primero, no estamos seguros exactamente de por qué esta combinación de elementos funciona en primer lugar. los equipo de investigación usó azufre y carbono, luego agregó hidrógeno, formando sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). Estos productos químicos se colocaron en un yunque de diamante y se comprimieron, luego se expusieron a un láser verde durante varias horas para romper los enlaces azufre-azufre. Esto se sabe mucho. Desafortunadamente, hasta ahora ha resultado imposible determinar la composición exacta del material. El yunque de diamante evita el uso de rayos X, y las tecnologías existentes que pueden solucionar ese problema no son capaces de localizar átomos de hidrógeno en una red. Los esfuerzos del equipo para caracterizar y comprender su propio descubrimiento aún continúan.

Si este descubrimiento se agregara a esta tabla, estaría sentado en la marca de 288K. Imagen por PJRay, de Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Los investigadores también tienen un segundo problema urgente: se necesitan alrededor de 2,5 millones de atmósferas de presión para crear el efecto superconductor. Eso es aproximadamente el 75 por ciento de la presión que se encuentra en el núcleo de la Tierra, y es un poco difícil de replicar en el planeta Tierra. Si estuviéramos en Júpiter, tendríamos muchos menos problemas para duplicar este tipo de presión, pero eso se debe principalmente a que todos estaríamos muertos y tendríamos muchos menos problemas, punto.

La importancia de este trabajo es que demuestra que realmente existen superconductores a temperatura ambiente. Este nuevo material funciona 50 grados Fahrenheit más caliente que cualquier superconductor conocido anteriormente, lo que lo convertiría en un paso adelante impresionante incluso si todavía estuviéramos trabajando con temperaturas subenfriadas bajo cero. Si bien la cantidad de presión requerida para alcanzar este estado operativo hace imposible el despliegue práctico, ahora tenemos un método conocido para resolver este problema. Donde hay uno, podría haber más.

Este descubrimiento no resuelve el problema, pero es una parte fundamental y necesaria del rompecabezas.

Imagen destacada de J. Adam Fenster / Universidad de Rochester.