Investigadores de la Universidad de Houston han informado sobre una nueva forma de elevar la temperatura de transición de los materiales superconductores, aumentando la temperatura a la cual los superconductores pueden operar.
Los resultados, reportados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , sugiera una vía previamente inexplorada para lograr una superconductividad a temperaturas más altas, que ofrece una serie de beneficios potenciales para los generadores y consumidores de energía.
La corriente eléctrica puede moverse a través de materiales superconductores sin resistencia, mientras que los materiales de transmisión tradicionales pierden hasta un 10 por ciento de la energía entre la fuente generadora y el usuario final. Encontrar superconductores que funcionan a temperatura ambiente o cerca de ella - los superconductores de corriente requieren el usode un agente de enfriamiento: podría permitir a las compañías de servicios públicos proporcionar más electricidad sin aumentar la cantidad de combustible requerida, reducir su huella de carbono y mejorar la confiabilidad y eficiencia de la red eléctrica.
La temperatura de transición aumentó exponencialmente para los materiales probados utilizando el nuevo método, aunque se mantuvo por debajo de la temperatura ambiente. Pero Paul CW Chu, científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas en UH TcSUH y autor correspondiente del artículo, dijo queEl método ofrece una forma completamente nueva de abordar el problema de encontrar superconductores que funcionan a una temperatura más alta.
Chu, físico y TLL Temple Chair of Science en UH, dijo que el récord actual de un superconductor estable de alta temperatura, establecido por su grupo en 1994, es 164 Kelvin, o alrededor de -164 Fahrenheit. Ese superconductor está basado en mercurio; los materiales de bismuto probados para el nuevo trabajo son menos tóxicos e inesperadamente alcanzan una temperatura de transición superior a 90 Kelvin, o alrededor de -297 Fahrenheit, después de la primera caída prevista a 70 Kelvin.
El trabajo apunta al principio bien establecido de que la temperatura de transición de un superconductor se puede predecir mediante la comprensión de la relación entre esa temperatura y el dopaje, un método para cambiar el material mediante la introducción de pequeñas cantidades de un elemento que puedecambiar sus propiedades eléctricas, o entre esa temperatura y la presión física. El principio sostiene que la temperatura de transición aumenta hasta cierto punto y luego comienza a descender, incluso si el dopaje o la presión continúan aumentando.
Liangzi Deng, investigador de TcSUH que trabaja con Chu y primer autor del artículo, tuvo la idea de aumentar la presión más allá de los niveles explorados anteriormente para ver si la temperatura de transición superconductora aumentaría nuevamente después de caer.
Funcionó. "Esto realmente muestra una nueva forma de elevar la temperatura de transición superconductora", dijo. La presión más alta cambió la superficie de Fermi de los compuestos probados, y Deng dijo que los investigadores creen que la presión cambia la estructura electrónica del material.
Las muestras de superconductores que analizaron tienen menos de una décima de milímetro de ancho; los investigadores dijeron que era difícil detectar la señal superconductora de una muestra tan pequeña a partir de mediciones de magnetización, la prueba más definitiva para la superconductividad. En los últimos años, Deng y sus colegas en el laboratorio de Chu desarrollaron una técnica de medición de magnetización ultrasensible que les permite detectar una señal magnética extremadamente pequeña de una muestra superconductora bajo una presión superior a 50 gigapascales.
Deng señaló que en estas pruebas, los investigadores no observaron un punto de saturación, es decir, la temperatura de transición continuará aumentando a medida que aumenta la presión.
Probaron diferentes compuestos de bismuto que se sabe que tienen propiedades superconductoras y encontraron que el nuevo método aumentó sustancialmente la temperatura de transición de cada uno. Los investigadores dijeron que no está claro si la técnica funcionaría en todos los superconductores, aunque el hecho de que funcionó en tres formulaciones diferentesofrece promesa
Pero impulsar la superconductividad a través de alta presión no es práctico para aplicaciones del mundo real. El siguiente paso, dijo Chu, será encontrar una manera de lograr el mismo efecto con el dopaje químico y sin presión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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