Superconductividad a alta temperatura
Los superconductores de alta temperatura (abreviados como alta Tc o HTS ) se definen operativamente como materiales que se comportan como superconductores a temperaturas superiores a 77 K (−196,2 °C; −321,1 °F), el punto de ebullición del nitrógeno líquido , uno de los más simples. Refrigerantes en criogenia . [1] Todos los materiales actualmente conocidos por conducir a presiones ordinarias se vuelven superconductores a temperaturas muy por debajo de la temperatura ambiente y, por lo tanto, requieren enfriamiento. La mayoría de los superconductores de alta temperatura son materiales cerámicos . Por otro lado, los superconductores metálicos suelen trabajar por debajo de -200 °C: entonces se les llamasuperconductores de baja temperatura . Los superconductores metálicos también son superconductores ordinarios , ya que fueron descubiertos y utilizados antes que los de alta temperatura.
Los superconductores cerámicos ahora se están volviendo adecuados para algún uso práctico, pero todavía tienen muchos problemas de fabricación y hay muy pocos ejemplos prácticos exitosos de empleo. La mayoría de las cerámicas son quebradizas , lo que hace que la fabricación de alambres a partir de ellas sea muy problemática. [2]
La principal ventaja de los superconductores cerámicos de alta temperatura es que se pueden enfriar con nitrógeno líquido . [3] Por otro lado, los superconductores metálicos generalmente requieren refrigerantes más difíciles, principalmente helio líquido . Desafortunadamente, ninguno de los superconductores de alta temperatura se puede enfriar usando solo hielo seco , y ninguno de ellos funciona a temperatura y presión ambiente (funcionan muy por debajo de la temperatura más baja registrada en la Tierra ). Todos los superconductores de alta temperatura requieren algún tipo de sistema de enfriamiento.
La clase principal de superconductores de alta temperatura está en la clase de óxidos de cobre (solo algunos óxidos de cobre en particular). La segunda clase de superconductores de alta temperatura en la clasificación práctica es la clase de compuestos a base de hierro . [4] [5] El diboruro de magnesio a veces se incluye en los superconductores de alta temperatura: es relativamente simple de fabricar, pero superconduce solo por debajo de −230 °C, lo que lo hace inadecuado para el enfriamiento con nitrógeno líquido (aproximadamente 30 °C por debajo del triple de nitrógeno). punto de temperatura). Por ejemplo, se puede enfriar con helio líquido , que funciona a temperaturas mucho más bajas.
El primer superconductor de alta temperatura fue descubierto en 1986 por los investigadores de IBM Bednorz y Müller , [3] [6] quienes recibieron el Premio Nobel de Física en 1987 "por su importante avance en el descubrimiento de la superconductividad en materiales cerámicos". . [7]
Algunos compuestos de superhidruro de presión extremadamente alta generalmente se clasifican como superconductores de alta temperatura. De hecho, se pueden encontrar muchos artículos sobre superconductores de alta temperatura en esta investigación sobre gases de alta presión, que no es adecuada para aplicaciones prácticas. El poseedor actual del récord de Tc es el hidruro de azufre carbonoso , superando el récord anterior que ostentaba el decahídrido de lantano en casi 30 °C. Sin embargo, recientemente se ha cuestionado la superconductividad de estos compuestos, principalmente debido a la nitidez o la falta de anchura de la transición superconductora. [8]
