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Materiales superconductores

Los materiales superconductores son aquellos que, bajo ciertas condiciones, tienen la capacidad de conducir corriente eléctrica sin ninguna resistencia ni pérdida de energía. Por ejemplo: Mercurio, Litio, Titanio, Cadmio.

La resistencia de un superconductor, a diferencia de lo que ocurre en los conductores ordinarios como el oro y la plata, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica: una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductor puede circular indefinidamente sin fuente de alimentación.

Descubrimiento de la superconductividad

La superconductividad es un fenómeno vinculado a la mecánica cuántica y fue descubierto en el año 1911 por el científico holandés Heike Kamerlingh Onnes, quien observó que la resistencia eléctrica del mercurio desaparecía cuando se lo enfriaba a una temperatura de 4 Kelvin (-269 ºC).

La superconductividad se da normalmente a bajas temperaturas, aunque para que un conductor pueda funcionar como superconductor, también es necesario que no se exceda una corriente ni un campo magnético críticos.

Los primeros superconductores descubiertos funcionaban a temperaturas críticas de alrededor de 250 ºC bajo cero. En los años 80 se descubrieron los superconductores de alta temperatura, que tenían una temperatura crítica de unos 179 ºC bajo cero aproximadamente. Esto abarató en gran medida el estudio de los materiales y además abrió la puerta a la existencia de superconductores a temperatura ambiente.

Clasificación de los materiales superconductores

Si se le aplica un campo magnético externo débil a un superconductor, este lo repele. Cuando el campo magnético es alto, el material deja de ser superconductor. Este campo crítico hace que un material deje de ser superconductor.

Una clasificación adicional que se hace respecto a estos conductores es la que los divide según su capacidad de apantallar totalmente un campo magnético externo. Los superconductores de tipo I impiden completamente la penetración de campos magnéticos externos, mientras que los superconductores de tipo II son imperfectos en el sentido en que permiten que el campo magnético penetre en su interior.

Usos y aplicaciones de los materiales superconductores

Hasta ahora, la principal utilidad de los superconductores es la producción de campos magnéticos muy intensos sin pérdida de energía. Así, tienen aplicaciones en medicina, en la construcción de aceleradores de partículas y el control de reactores nucleares, entre otras cosas. El desarrollo de los superconductores permite además avanzar en el estudio de computadoras más veloces y con mayor memoria, trenes de levitación magnética de alta velocidad y la posibilidad de generar energía eléctrica de manera más eficiente.

Además, los superconductores se utilizan en los laboratorios de física con fines investigativos, por ejemplo, en los estudios de resonancia magnética nuclear y la microscopia electrónica de alta resolución.

Métodos de obtención de los materiales superconductores

La obtención de materiales superconductores está sujeta, por el momento, a conseguir temperaturas extremadamente bajas, por lo que habitualmente se recurre a elementos como el helio o nitrógeno líquido.

Ejemplos de materiales superconductores