Científicos estadounidenses elevan el récord de temperatura para superconductores a 151 K sin presión, un paso hacia redes eléctricas sin pérdidas energéticas.
- Nuevo récord de superconductividad a presión ambiente.
- Temperatura de transición de 151 K (−122 °C).
- Electricidad sin resistencia eléctrica.
- Redes eléctricas mucho más eficientes.
- Menos pérdidas de energía en el transporte eléctrico.
- Nueva técnica de “temple por presión”.
- Paso más cerca de la superconductividad a temperatura ambiente.
Físicos de la Universidad de Houston baten récord de temperatura de superconductividad
Investigadores de la Universidad de Houston y su Centro de Superconductividad de Texas (TcSUH) han logrado un hito científico que podría tener implicaciones profundas para el futuro energético. El equipo consiguió una temperatura de transición de 151 Kelvin (−122 °C) en un material superconductor a presión ambiente, la más alta registrada hasta ahora sin necesidad de mantener condiciones de presión extrema.
Este valor supera el récord anterior de 133 Kelvin (−140 °C) establecido en 1993 por el material cerámico Hg1223, un superconductor basado en cobre y mercurio. Aunque la diferencia pueda parecer pequeña —unos 18 Kelvin de mejora— en este campo representa un avance notable.
La temperatura de transición (Tc) es el punto a partir del cual un material pierde completamente su resistencia eléctrica. En ese estado, la electricidad fluye sin pérdidas de energía. Alcanzar valores de Tc cada vez más altos es uno de los grandes desafíos de la física de materiales desde hace décadas.
La investigación fue dirigida por los físicos Ching-Wu Chu y Liangzi Deng y publicada en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences. El proyecto contó con financiación del estado de Texas, del propio centro TcSUH y de la organización tecnológica Intellectual Ventures.
Según Chu, cerca del 8 % de la electricidad producida en el mundo se pierde durante su transporte por las redes eléctricas. Reducir esa pérdida supondría miles de millones de euros en ahorro energético cada año y, al mismo tiempo, una reducción significativa de emisiones asociadas a la generación eléctrica.
Rompiendo la barrera de temperatura
Desde mediados del siglo XX, la búsqueda de superconductores de alta temperatura ha sido uno de los retos más persistentes de la física aplicada. Durante décadas, la mayoría de los superconductores conocidos funcionaban únicamente cerca del cero absoluto, lo que obligaba a utilizar costosos sistemas de refrigeración con helio líquido.
Un punto de inflexión llegó en 1987, cuando el propio Chu y su equipo descubrieron el material YBCO (óxido de itrio-bario-cobre), capaz de volverse superconductor a 93 Kelvin (−180 °C). Aquella investigación abrió una auténtica carrera global por desarrollar materiales capaces de operar a temperaturas cada vez más altas.
El nuevo resultado del equipo de Houston continúa esa línea de progreso, aunque introduce un elemento adicional muy importante: la posibilidad de mantener el material en estado superconductor estable sin necesidad de mantener presión elevada.
Para lograrlo, los investigadores utilizaron una técnica denominada “temple por presión”. El procedimiento consiste en someter inicialmente el material a altísimas presiones, lo que modifica su estructura atómica y mejora sus propiedades superconductoras. Posteriormente se enfría el material y se libera rápidamente la presión, lo que “congela” esa nueva estructura interna.
En otras palabras: el material conserva sus propiedades superconductoras mejoradas incluso cuando vuelve a condiciones normales de presión. Algo similar ocurre en ciertos procesos industriales utilizados para fabricar diamantes sintéticos o aceros especiales.
Este enfoque abre nuevas posibilidades para el estudio de fases metastables de materiales, estados de la materia que normalmente solo existirían bajo condiciones extremas pero que pueden mantenerse estables si se manipulan correctamente.
Impulsando la investigación hacia el futuro
El objetivo final de esta línea de investigación sigue siendo la superconductividad a temperatura ambiente, es decir, alrededor de 300 Kelvin (unos 27 °C).
Ese objetivo sigue lejos. Entre el nuevo récord y la temperatura ambiente aún hay una diferencia aproximada de 140 °C. Pero el progreso en ciencia de materiales rara vez es lineal: cada avance abre caminos inesperados.
Además, los superconductores no solo interesan por su eficiencia energética. Sus aplicaciones potenciales son enormes.
Por ejemplo, ya se utilizan en equipos médicos de resonancia magnética, en aceleradores de partículas, en sistemas de levitación magnética para trenes de alta velocidad o en sensores ultrasensibles utilizados en astronomía y geofísica.
También se consideran esenciales para el desarrollo de reactores de fusión nuclear, donde los campos magnéticos extremadamente potentes —generados con bobinas superconductoras— son necesarios para confinar el plasma a temperaturas superiores a los 100 millones de grados.
En los últimos años, además, los superconductores han despertado interés en el campo de la computación cuántica, donde se utilizan circuitos superconductores para crear qubits, los bloques básicos de los futuros ordenadores cuánticos.
Potencial
Si los avances en superconductividad continúan, las implicaciones podrían ser profundas.
Las redes eléctricas del futuro podrían utilizar cables superconductores compactos, capaces de transportar mucha más energía en menos espacio. Esto sería especialmente útil en ciudades densas donde ampliar la infraestructura eléctrica resulta complicado.
En el ámbito de las energías renovables, los superconductores permitirían conectar con mayor eficiencia grandes parques eólicos marinos o instalaciones solares situadas en zonas remotas.
También podrían mejorar el rendimiento de turbinas eólicas gigantes, donde generadores superconductores permitirían reducir peso y aumentar potencia.
Otra posibilidad interesante está en el transporte electrificado. Motores superconductores más ligeros y eficientes podrían beneficiar desde trenes y barcos eléctricos hasta aviación eléctrica de corto alcance, un sector donde cada punto de eficiencia energética cuenta.
Incluso en la vida cotidiana podrían aparecer aplicaciones inesperadas: electrodomésticos más eficientes, redes urbanas más estables o centros de datos con menor consumo energético.
Todavía queda camino. Mucho. Pero avances como el conseguido por el equipo de la Universidad de Houston recuerdan algo importante: la transición energética no depende solo de instalar más paneles solares o turbinas eólicas, también de reinventar los materiales que hacen funcionar nuestro sistema energético. Y en ese terreno, la superconductividad sigue siendo una de las fronteras científicas más prometedoras.
Más información: The path to room-temperature superconductivity: A programmatic approach | PNAS
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