Investigadores de la Universidad de Houston explorando los límites de la superconductividad a temperatura ambiente.
En los términos más simples, la superconductividad entre dos o más objetos significa que no se desperdicia electricidad. Significa que la electricidad se transfiere entre estos objetos sin pérdida de energía.
Muchos elementos y minerales naturales como el plomo y el mercurio tienen propiedades superconductoras. Y existen aplicaciones modernas que actualmente usan materiales con propiedades superconductoras, incluidas máquinas de resonancia magnética, trenes de levitación magnética, motores eléctricos y generadores.
Por lo general, la superconductividad en los materiales ocurre en ambientes de baja temperatura o a altas temperaturas a presiones muy altas. El santo grial de la superconductividad actual es encontrar o crear materiales que puedan transferir energía entre sí en un ambiente a temperatura ambiente no presurizado.
Si la eficiencia de los superconductores a temperatura ambiente pudiera aplicarse a escala para crear sistemas de transmisión de energía eléctrica altamente eficientes para la industria, el comercio y el transporte, sería revolucionario. El despliegue de la tecnología de superconductores a temperatura ambiente a presión atmosférica aceleraría la electrificación de nuestro mundo para su desarrollo sostenible. La tecnología nos permite hacer más trabajo y utilizar menos recursos naturales con menos residuos para preservar el medio ambiente.
Existen algunos sistemas de materiales superconductores para la transmisión eléctrica en diversas etapas de desarrollo. Mientras tanto, los investigadores de la Universidad de Houston están realizando experimentos para buscar superconductividad en un entorno a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Paul Chu, director fundador y científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas en UH y Liangzi Deng, profesor asistente de investigación, eligieron FeSe (Seleniuro de hierro (II)) para sus experimentos porque tiene una estructura simple y también una gran Tc (temperatura crítica superconductora) mejora bajo presión.
Chu y Deng han desarrollado un proceso de enfriamiento por presión (PQP), en el que primero aplican presión a sus muestras a temperatura ambiente para mejorar la superconductividad, las enfrían a una temperatura más baja elegida y luego liberan por completo la presión aplicada, sin dejar de retener las propiedades superconductoras mejoradas.
El concepto de PQP no es nuevo, pero el PQP de Chu y Deng es la primera vez que se utiliza para retener la superconductividad mejorada a alta presión en un superconductor de alta temperatura (HTS) a presión atmosférica. Los hallazgos se publican en el Revista de superconductividad y magnetismo novedoso.
“Desperdiciamos alrededor del 10% de nuestra electricidad durante la transmisión, eso es una gran cantidad. Si tuviéramos superconductores para transmitir electricidad con cero desperdicio de energía, básicamente cambiaríamos el mundo, se revolucionaría el transporte y la transmisión de electricidad”, dijo Chu. “Si se puede utilizar este proceso, podemos crear materiales que puedan transmitir electricidad desde el lugar donde se produce hasta lugares a miles de kilómetros de distancia sin pérdida de energía”.
Su proceso fue inspirado por el difunto Pol Duwez, un destacado científico de materiales, ingeniero y metalúrgico del Instituto de Tecnología de California, quien señaló que la mayoría de las aleaciones utilizadas en aplicaciones industriales son metaestables o químicamente inestables a presión atmosférica y temperatura ambiente, y estas las fases metaestables poseen propiedades deseadas y/o mejoradas de las que carecen sus contrapartes estables, señalaron Chu y Deng en su estudio.
Los ejemplos de estos materiales incluyen diamantes, materiales de impresión 3D de alta temperatura, fósforo negro e incluso cobre de berilio, que se usa principalmente para fabricar herramientas para usar en entornos altamente explosivos, como plataformas petrolíferas y elevadores de granos.
“El objetivo final de este experimento era elevar la temperatura por encima de la temperatura ambiente manteniendo las propiedades superconductoras del material”, dijo Chu. "Si eso se puede lograr, la criogenia ya no será necesaria para operar máquinas que usan material superconductor como una máquina de resonancia magnética y es por eso que estamos entusiasmados con esto".
Referencia: "La retención y el estudio de las fases inducidas por alta presión en superconductores de temperatura ambiente y alta" por CW Chu, LZ Deng y Z. Wu, 20 de enero de 2022, Revista de superconductividad y magnetismo novedoso.
DOI: 10.1007/s10948-021-06117-0
