Los superconductores son materiales que conducen la electricidad sin resistencia, lo que los hace sumamente valiosos en la industria de la energía. Si bien los primeros superconductores se descubrieron hace más de un siglo, eran especialmente delicados y necesitaban ser enfriados a temperaturas extremadamente bajas.
Por mucho tiempo, la comunidad científica ha buscado la manera de crear superconductores que puedan funcionar a temperatura ambiente. ¿Será esto posible?
¿Qué son los superconductores?
Antes de entrar en detalles sobre los superconductores a temperatura ambiente, es importante entender qué son los superconductores en general y por qué son importantes. Los superconductores son materiales que tienen una conductividad eléctrica perfecta debido a la ausencia total de resistencia eléctrica.
Esto significa que pueden llevar la corriente eléctrica sin pérdidas energéticas, a diferencia de los conductores normales, que tienen cierta resistencia y pierden energía en forma de calor.
Cómo funcionan los superconductores
La clave de la conductividad perfecta de los superconductores está en cómo funciona el flujo de los electrones. En una red de conductores normales, los electrones chocan con los átomos del material, lo que provoca resistencia eléctrica.
En los superconductores, eso no sucede porque los electrones forman pares llamados «pares de Cooper» que se mueven juntos, sin colisionar con los átomos. Además, la teoría de la superconductividad predice que para mantener esta conductividad perfecta, el material debe estar a temperaturas extremadamente bajas.
Más allá de la resistencia eléctrica: beneficios prácticos de los superconductores
La ausencia de resistencia eléctrica en los superconductores permite una serie de ventajas en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, la energía eléctrica se disipa en forma de calor en los conductores normales, lo que supone una pérdida notable de energía en grandes distancias de transmisión.
En la energía eléctrica generada por centrales térmicas, hidroeléctricas o nucleares, esta pérdida de energía puede ser significativa. En cambio, los superconductores pueden transportar electricidad sin pérdidas energéticas, lo que los convierte en una opción más eficiente energéticamente.
Además, los superconductores tienen la capacidad de crear fuertes campos magnéticos debido a la ausencia de resistencia eléctrica. Esta propiedad se usa, por ejemplo, en los imanes de resonancia magnética en la medicina, que utilizan campos magnéticos para visualizar el interior de los tejidos del cuerpo humano.
Otro uso es en los trenes de levitación magnética, que gracias a los superconductores pueden levitar y alcanzar velocidades muy altas.
¿Es posible crear superconductores a temperatura ambiente?
Durante años, los investigadores han intentado crear superconductores que funcionen a temperatura ambiente. Hasta el momento, los superconductores han requerido temperaturas extremadamente bajas para funcionar, por debajo de -100 °C en el caso de los superconductores convencionales y por debajo de -138 °C para los superconductores de alta temperatura. Este hecho ha limitado su uso práctico.
Sin embargo, hay varias investigaciones en curso que podrían cambiar eso. Algunos investigadores están trabajando en «celdas gigantes» que podrían producir presiones extremas en materiales, lo que podría desencadenar una respuesta superconductora.
Otros están explorando la posibilidad de usar materiales que no sean capaces de superconductividad a temperaturas bajas pero sí a temperaturas más altas. Por ejemplo, algunos materiales pueden convertirse en superconductores a altas presiones y a temperatura ambiente.
Los avances más recientes en superconductores a temperatura ambiente
A finales de 2020, dos grupos de investigadores lograron avances notables en los superconductores a temperatura ambiente. Un equipo de científicos estadounidenses desarrolló un material que puede funcionar como superconductor a una temperatura de alrededor de 15 °C. El equipo usó una técnica llamada deposición de vapor atómico para depositar una capa de hidruro de carbono en una placa de cobre. El resultado fue un material que mostró una conductividad eléctrica sin precedentes a temperatura ambiente.
Otro equipo de investigadores, esta vez en China, encontró que una cerámica de cloruro de sodio calentada a alta presión también puede funcionar como superconductor a temperatura ambiente. La cerámica a temperatura ambiente no muestra superconductividad, pero cuando se la calienta a alta presión a 204 gigapascales y a una temperatura de 261 K (-12,15 °C), la muestra se vuelve superconductora.
El futuro de los superconductores a temperatura ambiente
Aunque estos son avances impresionantes, todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que los superconductores a temperatura ambiente se conviertan en una realidad práctica.
Los materiales que han mostrado superconductividad a temperatura ambiente no son fáciles de producir y manipular, y los procesos de fabricación aún son demasiado costosos y complicados para la producción en masa.
