26/02/2016 - Avances en superconductores

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Los materiales cuánticos, diseñados a escala subatómica, pueden ajustarse con precisión para que presenten propiedades útiles raras en la naturaleza. Entre ellas cabe señalar la superconductividad, esto es, la capacidad de transmitir energía sin ofrecer resistencia por debajo de cierta temperatura.

El ambicioso proyecto Q-MAC (Frontiers in Quantum Materials Control) ya ha logrado varios adelantos que podrían resultar muy relevantes en este campo. Sus hallazgos se sumarán a los conocimientos que se poseen en Europa en torno a la superconductividad y darán lugar a aplicaciones industriales nuevas en materia de superordenadores o trenes levitantes.

Superconductores a temperaturas más altas

El equipo al cargo del proyecto mostró que, al proyectar láseres sobre superconductores, estos últimos admiten temperaturas más elevadas, todo un hallazgo dado que estos materiales hoy en día precisan de temperaturas extremadamente bajas que se alcanzan empleando nitrógeno líquido y helio, materiales de coste elevado.

Los superconductores se emplean en varios instrumentos de alta tecnología, como los escáneres médicos, los circuitos electrónicos informáticos superrápidos y los trenes que emplean imanes superconductores para flotar sobre las vías y eliminar la fricción. El desarrollo de superconductores eficaces a temperaturas mayores, e incluso a temperatura ambiente, podría reducir costes al eliminar la necesidad de contar con un sistema refrigerante e incluso dar lugar a aplicaciones nuevas.

El equipo de Q-MAC, tras haber estudiado materiales compuestos de átomos de potasio y carbono organizados en estructuras similares a bolas, se dedicará ahora a dar con otros superconductores que puedan hacerse funcionar a temperaturas incluso más elevadas. Su intención es la de crear nuevos metamateriales (materiales que no se encuentran en la naturaleza) con una superconductividad optimizada.

Superconductores a alta temperatura con aplicaciones prácticas

Otro objetivo clave del proyecto es garantizar la estabilidad de los superconductores a temperaturas elevadas para aprovecharlos en aplicaciones prácticas. Esto no es tan sencillo, pues la superconductividad a alta temperatura es una propiedad delicada que cuesta mantener durante periodos largos de tiempo.

El reto reside, por tanto, en evitar que el calor u otros factores ambientales perturben el sistema. Con tal intención, el equipo estudia la posibilidad de intercalar el sistema superconductor entre capas protectoras de materiales sintéticos creados ex profeso con los que «apantallar» las perturbaciones. Para lograrlo se ejecutarán técnicas experimentales nuevas combinadas con simulaciones informáticas avanzadas.

El equipo del proyecto Q-MAC también descubrió que con pulsos extremadamente cortos de rayos X se pueden lograr vibraciones en cristales y provocar un cambio en las propiedades magnéticas de una capa de grosor atómico que se sitúe en su superficie. Esta capa de óxido atómicamente delgada presenta propiedades muy distintas a las que presenta en su forma masiva.

Esta circunstancia logra que las estructuras de óxido complejas sean una herramienta versátil para modificar las propiedades de materiales y dispositivos. Estos metamateriales ultrarrápidos controlados por luz podrían ofrecer nuevas posibilidades de almacenar energía en medios magnéticos.

Financiación del proyecto

El proyecto Q-MAC, se puso en marcha en el año 2013 y permanecerá en marcha hasta septiembre de 2019, y además de estudiar temas prácticos, también trata de alcanzar un conocimiento teórico preciso del comportamiento de los átomos y los electrones en materiales cuánticos.

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