¿Qué es un superconductor de alta temperatura?

Un superconductor de alta temperatura (HTS) es un material que demuestra propiedades eléctricas superconductoras por encima de la temperatura en estado líquido del helio. Este rango de temperatura, de aproximadamente -452 ° a -454 ° Fahrenheit (-269 ° a -270 ° Celsius) se creía que era el límite teórico para la superconductividad. Sin embargo, en 1986, los investigadores estadounidenses Karl Muller y Johannes Bednorz descubrieron un grupo de compuestos superconductores a alta temperatura basados ​​en cobre. Estos cupratos, como el óxido de cobre de bario y itrio, YBCO ₇ , variaciones en el óxido de cobre de estroncio y lantano, LSCO y el óxido de cobre de mercurio, HgCuO, exhibieron una superconductividad a temperaturas tan altas como -256 ° Fahrenheit (-160 ° Celsius).

El descubrimiento de Muller y Bednorz llevó a la concesión del Premio Nobel de física en 1987 a ambos investigadores, pero el campo continuó evolucionando. El estudio en curso en 2008 produjo una nueva clase de compuestos que exhibían superconductividad, basada en los elementos de hierro y arsénico, como el arsénico de hierro de óxido de lantano, LaOFeAs. Hideo Hosono, un investigador de la ciencia de los materiales en Japón, demostró por primera vez como un superconductor de alta temperatura, en un rango de temperatura de -366 ° Fahrenheit (-221 ° Celsius). Otros elementos raros mezclados con hierro, como el cerio, el samario y el neodimio crearon nuevos compuestos que también demostraron propiedades superconductoras. El récord a partir de 2009 para un superconductor de alta temperatura se logró con un compuesto hecho de talio, mercurio, cobre, bario, calcio, estroncio y oxígeno combinados, lo que demuestra la superconductividad a -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius).

El enfoque del campo de la investigación de superconductores de alta temperatura a partir de 2011 ha sido la ingeniería de la ciencia de materiales de mejores compuestos. Cuando se alcanzaron temperaturas de -211 ° Fahrenheit (-135 ° Celsius) para los materiales superconductores, esto permitió examinar sus cualidades en presencia de nitrógeno líquido. Dado que el nitrógeno líquido es un componente común y estable de muchos entornos de laboratorio y existe a una temperatura de -320 ° Fahrenheit (-196 ° Celsius), ha hecho que la prueba de nuevos materiales sea mucho más práctica y generalizada.

El beneficio de la tecnología superconductora para la sociedad convencional todavía requiere materiales que puedan operar a temperatura ambiente. Como los superconductores no ofrecen literalmente resistencia al flujo eléctrico, la corriente podría pasar a través del cable superconductor casi indefinidamente. Esto reduciría las tasas de consumo de energía para todas las necesidades eléctricas, y haría que dichos dispositivos fueran ultrarrápidos en comparación con la tecnología electrónica estándar. Potentes imanes estarían disponibles para trenes de levitación magnética asequibles, aplicaciones médicas y producción de energía de fusión. Además, dichas tecnologías de superconductores podrían incluir el desarrollo de computadoras cuánticas potencialmente cientos de millones de veces más rápido en el procesamiento de datos que las que existen en 2011.