¿Qué es la Superconductividad?
La superconductividad es la capacidad de ciertos materiales para conducir una corriente eléctrica continua (CC) con una resistencia prácticamente nula. Esta capacidad produce efectos interesantes y potencialmente útiles. Para que un material se comporte como superconductor se requieren bajas temperaturas.
¿Cuáles son los Antecedentes de la Superconductividad?
La superconductividad fue observada por primera vez en 1911 por H. K. Onnes, un físico holandés. Su experimento se realizó con mercurio elemental a 4 grados kelvin (aproximadamente -452 grados Fahrenheit), la temperatura del helio líquido. Desde entonces, se han creado algunas sustancias para que actúen como superconductores a temperaturas más altas, aunque sigue siendo difícil encontrar el material ideal que pueda ser superconductor a temperatura ambiente.
¿Cuál es la Diferencia entre Conductor y Superconductor?
Los conductores son portadores de electrones que se mueven de un átomo a otro cuando se aplica tensión, conduciendo la electricidad sin apenas resistencia. La mayoría de los metales se consideran buenos conductores. La plata elemental pura es uno de los mejores conductores eléctricos. En cambio, los no metales, como la madera, no conducen la electricidad y pueden utilizarse como aislantes para evitar, por ejemplo, una descarga eléctrica.
Los superconductores se caracterizan por la ausencia de cualquier tipo de resistencia al flujo de electrones. Sin embargo, el material conductor debe superenfriarse (por ejemplo, con nitrógeno líquido) a temperaturas muy bajas (por ejemplo, alrededor de -253° C) para eliminar cualquier resistencia. La temperatura crítica de superenfriamiento se denomina temperatura de transición y varía en función de los materiales conductores utilizados.
¿Cómo Funciona la Superconductividad?
Cuando elementos normalmente conductores y compuestos con propiedades electromagnéticas se enfrían a bajas temperaturas, muestran dos importantes propiedades de los superconductores: no presentan resistencia a la corriente eléctrica y generan un campo magnético. De este modo, entran en un estado superconductor.
Desde el descubrimiento de la superconductividad, la investigación ha identificado muchos materiales que pueden convertirse en superconductores. Sin embargo, la temperatura de transición varía según el material. Un reto clave ha sido desarrollar materiales que se conviertan en superconductores a temperaturas superiores al cero absoluto (-273,15° C o -459,67° F). Muchos materiales, tanto elementos individuales como compuestos, han demostrado su superconductividad a altas temperaturas. Esto facilita y abarata el empleo de superconductores en diversas aplicaciones.
Un ejemplo popular de superconductividad es un cubo o una bola de metal flotando sobre un superconductor. Normalmente, a los superconductores no les gustan los campos magnéticos, pero producen un campo cuando hay otro campo magnético presente. Si la carga magnética del cubo o la bola es opuesta a la del superconductor, ambos se repelen.
¿Cómo se Utilizan los Superconductores?
Los superconductores se han utilizado, o se ha propuesto su utilización, en una gran variedad de aplicaciones. Algunos ejemplos son los trenes de levitación magnética de alta velocidad, los equipos de resonancia magnética, los chips informáticos de velocidad ultrarrápida, los chips de memoria digital de alta capacidad, los sistemas alternativos de almacenamiento de energía, los filtros de radiofrecuencia, los amplificadores de radiofrecuencia, los detectores sensibles de luz visible e infrarrojos, las antenas miniaturizadas de transmisión inalámbrica, los sistemas de detección de submarinos y minas submarinas y los giroscopios para satélites en órbita terrestre. La unión Josephson y el dispositivo superconductor de interferencia cuántica utilizan superconductores.
¿Por qué es Importante la Superconductividad?
A medida que se descubran más cosas sobre los superconductores, sus aplicaciones seguirán creciendo en número y complejidad. Por ahora, los científicos siguen esforzándose por hacer factible la superconductividad a alta temperatura. Esto ayudará a diseñar nuevos materiales superconductores para aplicaciones avanzadas en el campo de la energía eléctrica. Dado que el coste del superenfriamiento puede resultar caro, los superconductores de alta temperatura serán más ventajosos económicamente.