Dentro de la comunidad científica existen deseos que aún no se han logrado. Desde hace un siglo se busca encontrar un superconductor que funcione a temperatura ambiente. Los superconductores son materiales que permiten el flujo de la energía eléctrica sin resistencia. De conseguirse, se podrían lograr avances como la transmisión de energía eléctrica sin pérdidas, trenes que levitan, reactores de fusión nuclear para uso comercial, mejoras en las imágenes médicas y milagrosas computadoras cuánticas.
En días recientes, un grupo de científicos de Corea del Sur anunció que tienen una receta para el codiciado material. Según ellos, su LK-99 es un superconductor que funciona por encima de la temperatura ambiente y a presión normal (atmosférica), algo que nunca antes se había visto. Esta noticia generó dudas en otros grupos que también investigan este campo. La razón es que los artículos publicados en el repositorio arXiv parecen ser imprecisos. Estos documentos no han sido revisados por otros científicos expertos, pero la investigación ya ha sido sometida a escrutinio científico y los resultados son desalentadores. Por ejemplo, físicos de diferentes partes del mundo reprodujeron el famoso LK-99 de los surcoreanos, pero ninguno pudo detectar superconductividad en las condiciones que ellos señalaron.
¿Qué se busca?
Luis Antonio Pérez, del departamento de Física Química del Instituto de Física de la UNAM, dice que las pruebas presentadas por los científicos del Centro de Investigación de Energía Cuántica de Corea del Sur no son claras. Aunque no se comprende el mecanismo físico que daría lugar a la superconductividad a temperatura ambiente, la comunidad científica tiene claro los requisitos mínimos para “cantar victoria”.
El investigador mexicano explica que los superconductores son materiales que pueden conducir corriente eléctrica sin resistencia por debajo de cierta temperatura crítica, que depende de cada material. Sin embargo, estas temperaturas críticas son generalmente extremadamente bajas. Edgar Berrospe, ingeniero eléctrico y posdoctorante en el Politécnico de Montreal, detalla que se descubrió la superconductividad en 1911, pero los primeros que mostraron este comportamiento no tuvieron aplicaciones prácticas porque necesitaban ser enfriados con helio líquido, a una temperatura de menos 269 grados Celsius.
En 1986 se encontró el primer superconductor de alta temperatura crítica. En este contexto, "alta temperatura" se refiere a temperaturas cercanas a menos 196 grados Celsius, explica Berrospe. Añade que este logro permitió usar nitrógeno líquido para alcanzar tales temperaturas. Esto revivió el interés por la superconductividad desde la ingeniería e hizo imaginar nuevas aplicaciones en medicina y Big Science, más allá del Nb-Ti usado en el acelerador de partículas del CERN.
En la actualidad, describe Pérez, en el campo de la física se considera que un material se vuelve superconductor cuando sus electrones, que son responsables de conducir electricidad, forman pares. La resistencia eléctrica ocurre cuando los electrones individuales chocan con las vibraciones de los átomos en el material. Sin embargo, cuando ciertos materiales están a bajas temperaturas, los electrones forman pares que no se ven afectados por estas vibraciones, que son menos intensas en el frío. Esto permite que los pares se desplacen libremente por el material, llevando así la corriente eléctrica.
Otro asunto con los superconductores de “alta temperatura”, puntualiza Luis Pérez, es que tienen fórmulas químicas complejas y cuando manifiestan superconductividad, también se dan otros fenómenos que compiten con ella, “esto los hace difíciles de estudiar de forma experimental y teórica”. Berrospe precisa que además requieren tierras raras (que no son abundantes en nuestro planeta), son caras y su fabricación requiere tecnología avanzada.
En estos materiales, explica Pérez, también ocurre el efecto Meissner, que es la expulsión de un campo magnético débil del interior del material, cuando estos pasan el umbral de la superconductividad, esto se suele ilustrar con pastillas superconductoras levitando sobre un imán.
Pérez explica que, por ahora, es casi imposible predecir teóricamente un superconductor porque las diferencias de energía por átomo entre un material normal, que a partir de cierta temperatura crítica pasa a ser superconductor, son demasiado pequeñas. “Hoy en día no hay teorías con ese grado de precisión”, precisa el científico.
Nada está claro. El hallazgo del anhelado material podría suceder en unos días o en 50 años. Por ahora, LK-99 capturó la atención de los investigadores en todo el mundo, aunque tal euforia se apagó luego de revisar a detalle dicha propuesta.
Superconductor LK-99, entre sospechas
“Los resultados son demasiado buenos como para ser ciertos”, dice Pérez sobre el artículo del LK-99, y señala que “parece que fue escrito a la carrera. La redacción presenta inconsistencias y gráficas que no son contundentes para que el resto de la comunidad acepte que se trata de un superconductor”.
El investigador explica que, en un artículo, el equipo surcoreano no presenta evidencia básica como una gráfica que muestre cómo varía la resistencia eléctrica en función de la temperatura, mientras que, en el otro artículo, muestran una gráfica donde la resistencia eléctrica, por debajo de la temperatura crítica, no solamente no es cero sino que es mayor a la resistencia eléctrica de un conductor normal como el cobre. Por otra parte, el video que incluyen de su LK-99 flotando a medias sobre un imán no parece concluyente. “Hay materiales que no son superconductores, pero que son capaces de flotar sobre un imán”.
Las sospechas no se quedan en las deficiencias de los artículos. Un grupo de científicos en China sintetizó el famoso material, lo puso a prueba y encontró resistencia eléctrica, pero a menos 163 grados centígrados. Lo que dista de ser un hallazgo revolucionario. Otros científicos han publicado resultados similares. Algunos dicen que el error podría estar en que la síntesis del material es diferente al de los surcoreanos y que esto se debe a la imprecisión de los reportes publicados en arXiv. Para descartar esa posibilidad, Pérez indica que el grupo de Corea del Sur podría entregar muestras de su LK-99 a distintos laboratorios, de modo que estos puedan hacer las mediciones necesarias para ver la veracidad de su trabajo.
Mientras tanto, el mexicano señala que la gran mayoría de las opiniones apuntan a que se trata de un error, “no es un material superconductor a temperatura ambiente, aunque todos quisiéramos que fuera así porque eso marcaría un parteaguas en la historia tecnológica de la humanidad”.
Pese a la importancia de esta búsqueda, las propuestas de este tipo no son comunes. En 2020 otro grupo de investigadores dio a conocer su versión de superconductor a temperatura ambiente, de hecho, publicó dos ideas: el problema con ellas es que requerían altas presiones, y en la verificación de sus propuestas no les fue muy bien, su trabajo fue ampliamente discutido y los artículos sobre sus investigaciones quedaron marcados como “artículo retirado" en la revista Nature.
El Super Bowl de la superconductividad
Aunque las noticias de nuevos materiales han sido enormes fogatas que se apagan rápido bajo el aguacero del escrutinio científico, el entusiasmo por lograr esta hazaña no pierde fuerza. Edgar Berrospe considera que una razón de peso para no abandonar la búsqueda es su anhelado uso en las redes de transmisión de energía eléctrica.
El ingeniero explica que el actual transporte de energía eléctrica por medio de equipos y cables convencionales tiene pérdidas de entre el 8 y el 15% que los superconductores podrían evitar. “Contar con un 10% adicional de energía tendría implicaciones ambientales, económicas y sociales enormes. Otra aplicación que me parece muy relevante son los reactores de fusión nuclear, que usan bobinas superconductoras para producir los campos magnéticos que confinan el plasma”.
Así que además de computadoras súper rápidas y chips ultra pequeños, el futuro con los superconductores también podría ayudarnos con la crisis ambiental actual. “Si no han sido ellos, me gusta pensar que algún otro grupo de investigadores puede lograr, en un futuro cercano, sintetizar un superconductor a temperatura y presión ambiente”, comenta Berrospe.
