Muchos conocen el mito de la máquina de movimiento perpetuo, que puede seguir funcionando eternamente tras un impulso inicial. Si fuera real, sería una revolución. Desafortunadamente, esto violaría las leyes de la física, especialmente la de la termodinámica. Por eso, los científicos lo consideran imposible. Sin embargo, los superconductores podrían hacer posible lo imposible.
Hay una razón por la que las centrales eléctricas se suelen construir tan cerca de las ciudades: porque hasta un 30% de la electricidad que generan se puede perder en las líneas de transmisión, en gran parte por dispersión térmica. Esta es también la razón por la mayoría del espacio de un ordenador se dedica a enfriar el calor generado por los circuitos. Avanzar en el campo de los superconductores nos permitiría fabricar ordenadores mucho más potentes, compactos y rápidos.
En pocas palabras, los superconductores resuelven el problema de la pérdida de energía por el calor, transportando y conservando electricidad durante mucho tiempo. Los científicos ya pudieron mantener una corriente eléctrica dentro de un anillo superconductor durante más de dos años. Y esto sin la fuente de energía original. Por tanto, los experimentos nos indican que las corrientes dentro de los materiales superconductores podrían durar cientos de miles de años e incluso más. La electricidad podría fluir eternamente, transmitiéndonos energía sin coste alguno.
La única razón por la que la corriente se interrumpió después de dos años es que los científicos perdieron el acceso al helio líquido. El helio líquido es tan importante porque ayuda a enfriar los materiales superconductores a temperaturas extremadamente bajas. De hecho, la mayoría de los superconductores solo funcionan a cientos de grados por debajo del punto de congelación del agua, cerca de lo que llamamos cero absoluto. La temperatura más fría posible, representada como 0 Kelvin (-273,15 ° Celsius).
El problema de las temperaturas
El movimiento de los átomos a esta temperatura es casi nulo, y esta es la clave de los superconductores. Normalmente, los electrones que se mueven a través de un cable chocan con otros átomos que vibran, lo que provoca una pérdida de energía y resistencia. Debido a que los átomos están casi completamente quietos a temperaturas tan bajas, los electrones pueden pasar sin colisiones y sin pérdida de energía.
Para que se conviertan en superconductores, habrá que bajar los diferentes materiales empleados a diferentes temperaturas, conocidas como temperatura crítica. Curiosamente, materiales como el oro, la plata y el cobre no se pueden convertir en superconductores a pesar de ser algunos de los mejores conductores a temperatura ambiente.
En la década de 1980 se descubrió una nueva clase de superconductores: estaban hechos de cerámica y podían adquirir sus ‘superpoderes’ a temperaturas mucho más altas. Si otros materiales necesitaban estar a unos pocos grados por encima de 0 Kelvin, la cerámica se volvía superconductora a 92 Kelvin. Lo extraño es que las cerámicas generalmente son malas conductoras. Incluso a día de hoy los físicos no están del todo seguros de por qué pueden convertirse en superconductores.
El sueño definitivo es poder realizar esta tecnología a temperatura ambiente. Hasta hoy, una de las temperaturas más altas registradas para los superconductores es de 138 Kelvin (-135 ° C), aún muy lejos de la temperatura media de 21 ° C. Si pudiéramos dar este último paso, además de ordenadores más potentes y compactos, también veríamos una revolución en el sector del transporte. De hecho, los trenes más rápidos del mundo, los trenes SCMaglev que pueden alcanzar velocidades de 600 millas por hora (unos 965 kilómetros por hora), ya dependen de imanes superconductores. Por otro lado, los motores para barcos y automóviles opacarían una décima parte del tamaño actual.
La revolución energética de los superconductores
Las costosas máquinas de diagnóstico por resonancia magnética podrían caber en la palma de una mano. Los superconductores pueden crear electroimanes más eficientes que los que ya tenemos en los hogares, hospitales, obras y generadores actuales. Con todo, quizás la perspectiva más emocionante para los superconductores es la energética.
Las centrales eléctricas no deberían construirse cerca de las ciudades, ya que se eliminaría la pérdida de energía. Esto mejoraría la seguridad y la contaminación y ahorraría muchos miles de millones. ¿Y si poderosos imanes superconductores pudieran ayudar a iniciar reacciones de fusión atómica? Esto significaría un suministro casi infinito de energía barata. El uso de materiales superconductores para lograr la fusión se conoce como camino de alto campo. Algunos dispositivos ya están dando resultados increíbles, y todo apunta a que producirían más energía de la que consumen.
Y, finalmente, llegamos el descubrimiento de este año. En octubre de 2020 se dio un paso hacia la realización de superconductores a temperatura ambiente: los científicos crearon un material sin resistencia eléctrica operando a 15 ° C. Este material está compuesto de hidrógeno, carbono y azufre. El único inconveniente es que solo mantuvo la superconductividad a presiones increíbles, similares a las del centro de nuestro planeta. El objetivo ahora es encontrar un material que sea superconductor tanto a temperatura ambiente como a presiones atmosféricas normales.
Sabemos que los superconductores tienen un potencial enorme. Si bien parecen algo tan sensacional, no están condenados a la mitología como la máquina de movimiento perpetuo. La pregunta no es si pueden existir, sino cuándo serán prácticos y asequibles para nuestra sociedad. Si hasta ahora hemos vivido en la era de la electricidad, los superconductores a temperatura ambiente traerían consigo la era del magnetismo.
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Sino estoy confundido ya hay un prototipo de superconductor basado en grafeno, realizado por dos capas de grafeno superpuestas giradas 1,1º una respecto a la otra.
Si se pudiese escalar cambiaría el mundo como lo conocemos.