Crédito: Dominio público CC0

En términos sencillos, la superconductividad entre dos o más objetos significa que la electricidad no se desperdicia. 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 hay aplicaciones modernas que actualmente utilizan materiales con propiedades superconductoras, como las máquinas de resonancia magnética, los trenes de levitación magnética, los motores eléctricos y los generadores.

Normalmente, la superconductividad en los materiales se produce en entornos de baja temperatura o a altas temperaturas a presiones muy elevadas. Actualmente, el santo grial de la superconductividad es encontrar o crear materiales que puedan transferir energía entre sí en un entorno no presurizado a temperatura ambiente.

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 los 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 fases de desarrollo. Mientras tanto, los investigadores de la Universidad de Houston están realizando experimentos para buscar la superconductividad en un entorno de temperatura ambiente y presión atmosférica.

Paul Chu, director fundador y científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas, en la UH, y Liangzi Deng, profesor asistente de investigación, eligieron el FeSe (seleniuro de hierro (II)) para sus experimentos porque tiene una estructura sencilla y también una gran mejora de la Tc (temperatura crítica de superconducción) bajo presión.

Chu y Deng han desarrollado un proceso de presión-desconexión (PQP), en el que primero aplican presión a sus muestras a temperatura ambiente para mejorar la superconductividad, las enfrían a una temperatura inferior elegida y luego liberan completamente la presión aplicada, conservando las propiedades superconductoras mejoradas.

El concepto de la PQP no es nuevo, pero la PQP de Chu y Deng es la primera vez que se utiliza para conservar la superconductividad mejorada por la presión en un superconductor de alta temperatura (HTS) a presión atmosférica. Los resultados se publican en el Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.

"Desperdiciamos alrededor del 10% de nuestra electricidad durante la transmisión, es una cifra enorme. Si tuviéramos superconductores para transmitir la electricidad con cero energía desperdiciada, básicamente cambiaríamos el mundo, el transporte y la transmisión de electricidad se revolucionarían", dijo Chu. "Si se puede utilizar este proceso, podemos crear materiales que podrían transmitir la electricidad desde el lugar donde se produce hasta lugares a miles de kilómetros de distancia sin pérdida de energía".

Su proceso se inspiró en el difunto Pol Duwez, un destacado científico de materiales, ingeniero y metalúrgico del Instituto Tecnológico de California que señaló que la mayoría de las aleaciones utilizadas en aplicaciones industriales son metaestables o químicamente inestables a presión atmosférica y temperatura ambiente, y estas fases metaestables poseen propiedades deseadas y/o mejoradas de las que carecen sus homólogas estables, señalaron Chu y Deng en su estudio.

Algunos ejemplos de estos materiales son los diamantes, los materiales de impresión en 3D de alta temperatura, el fósforo negro e incluso el cobre de berilio, que se utiliza sobre todo para fabricar herramientas que se utilizan en entornos altamente explosivos, como las plataformas petrolíferas y los elevadores de grano.

"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 se consigue, ya no se necesitará la criogenia para hacer funcionar máquinas que utilizaban material superconductor, como una máquina de resonancia magnética, y por eso estamos entusiasmados con esto".

Más información: C. W. Chu et al, The Retention and Study of High-Pressure-Induced Phases in High- and Room-Temperature Superconductors, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism (2022). DOI: 10.1007/s10948-021-06117-0

Crédito: Universidad de Houston