La superconductividad es una propiedad de algunos materiales que permite inducirlos a un estado donde la resistencia a la electricidad desaparece y el campo magnético se hace más fuerte. De esta forma se pueden lograr aplicaciones sorprendentes, como los trenes de levitación magnética que circulan en Japón. Sin embargo, lo normal es que este estado se provoque en metales. Una investigación de la Washington State University ha conseguido que un material no metálico, concretamente disulfuro de carbono, se convierta en superconductor, profundizando en lo que pueden dar de sí estas propiedades.
El disulfuro de carbono es un líquido volátil que actúa como disolvente. La investigación de la Washington State University ha llevado a cabo un proceso de transformación para que este material adquiera propiedades de superconductor. Así, lo que es un disolvente se convierte en un medio altamente capacitado para transmitir la corriente eléctrica, superando de largo a los materiales conductores, que ofrecen cierta resistencia a la electricidad.
La investigación ha sido llevada a cabo por el estudiante de doctorado Ranga Dias y el profesor de Química Choong-Shik Yoo, siendo publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. El experimento comenzó tres años atrás, cuando se estudió cómo reaccionaba un cristal blanco sometido a una presión comparable a la que existe cerca del núcleo terrestre. El material se transformaba en un contenedor para almacenar energía, cuya condensación sólo era superada por la que se da en la energía nuclear.
Después entró en escena el disulfuro de carbono, al que también se sometió a condiciones extremas hasta conseguir su superconductividad. “Es un importante descubrimiento que atraerá una gran atención de muchas comunidades científica, como física, química y materiales”, indica el profesor de Química y director adjunto del Institute for Shock Physics, de la Washington State University, Choong-Shik Yoo.
Sometido a una alta presión y enfriado, el disulfuro de carbono comenzó a actuar como un metal. En él aparecieron propiedades como el magnetismo, la concentración de energía y la dureza, ésta última producto de la reestructuración de las moléculas, que se desplegaron en tres dimensiones de forma similar a lo que se encuentra en los diamantes.
La alta presión y el cambio de temperatura hicieron que las moléculas se acercaran entre sí, facilitando una conductividad que sólo se da en los metales, debido a su estructura. Además, las partículas crearon una forma de red o rejilla, a través de la cual los electrones se mueven a sus anchas, eliminándose así toda resistencia a la electricidad. Los expertos creen que este descubrimiento puede facilitar en otros materiales la inducción de este estado sin la necesidad de alcanzar presiones extremas y temperaturas que rozan el cero absoluto (-273 grados centígrados).
Aplicaciones de los superconductores
El profesor Yoo está convencido de la utilidad del trabajo para avanzar en el terreno de los materiales superconductores. “Esta investigación proporcionará el vehículo para que la gente sea inteligente a la hora de desarrollar superconductores, entendiendo los fundamentos que los guían”, apunta el docente.
Durante todo el siglo XX se ha estado experimentando con diversos materiales que actuaban como superconductores. En 1911, el científico holandés Heike Kamerlingh Onnes es el primero que se topa de frente con el fenómeno, comprobando que el mercurio perdía completamente su resistencia eléctrica al enfriarlo a 4 grados kelvin (-269 grados centígrados). Si bien no sería hasta más tarde cuando progresó el estudio de este tipo de materiales, junto con una experimentación más organizada.
Hoy en día, los materiales superconductores tienen aplicaciones en la investigación científica, pero también en otros aspectos más ligados a la vida cotidiana. Se emplean en el campo médico para las pruebas de resonancia magnética, gracias al comportamiento electromagnético que despliegan, impidiendo o resistiéndose a la penetración de un campo externo.
Los trenes de levitación magnética, que circulan comercialmente en Japón y en zonas de China como Shanghái, también se basan en las propiedades magnéticas de los superconductores. Mientras que algunas estaciones de telefonía móvil los utilizan para la radiofrecuencia y las microondas. En cuanto a la investigación, los sistemas aceleradores de partículas, empleados para estudiar fenómenos físicos, también contienen estos materiales.
En el futuro, se prevé que los superconductores puedan ser usados para el almacenamiento y la transmisión de energía, mejorando sustancialmente los estándares actuales en este campo y dando lugar a superbaterías. La propulsión de vehículos, como ya ocurre con los trenes de levitación magnética, es otras de las aplicaciones que previstas.
Imagen: MohammadHasan
