Los primeros indicios de un superconductor a temperatura casi ambiente cautivan a los físicos

 

Unos físicos creen que han alcanzado una de las metas más codiciadas de su disciplina: crear un material que es superconductor a una temperatura casi como la del ambiente.

Las pruebas son aún preliminares y hay que acompañarlas con una salvedad importante: hasta ahora solo se ha construido el material a presiones de unos dos gigapascales, es decir, a dos millones de atmósferas.

Pero si se confirmase, el logro sería el primer ejemplo de superconductividad por encima de los cero grados. Algunos físicos dicen que el trabajo podría constituir un hito en el estudio de la superconductividad, estudio del que los investigadores esperan que consiga un día que la generación, transmisión y uso de la electricidad sean mucho más eficientes.

Un viejo sueño

«La observación es asombrosa», dice Yanming Ma, físico de la Universidad de Jilin, en Changchun, China, aunque advierte de que se trata de un trabajo que se halla todavía en sus primeras fases. Alcanzar la temperatura ambiente es «un viejo sueño», dice Ma, anhelado desde que se descubrió la superconductividad hace más de un siglo.

Russell Hemley, geofísico de la Universidad George Washington, en la ciudad de Washington, anunció los primeros indicios de este descubrimiento en un simposio celebrado el pasado mes de mayo en Madrid, y en agosto prepublicó sus resultados en arXiv. El equipo va a publicar ahora los resultados en Physical Review Letters.

Los autores comunican en su artículo que vieron una caída súbita de la resistencia eléctrica a 7 grados centigrados de temperatura en un material que ellos mismos habían sintetizado: un «superhidruro» (un compuesto que contiene mucho hidrógeno) de lantano, el LaH₁₀. Una caída así es la señal distintiva de una transición de fase hacia la superconductividad, que se produce cuando se enfría el material por debajo de cierto umbral de temperatura. «Estamos muy seguros de que vimos una transición», afirma Hemley.

Conseguir la superconductividad por encima de los cero grados no tiene un significado físico particular, pero sí «una enorme importancia psicológica», según Mijail Eremets, físico del Instituto Max Planck de Química, en Maguncia, Alemania. El equipo de Eremets mostró en 2014que otro compuesto de hidrógeno (el sulfuro de hidrógeno) se vuelve superconductor a una temperatura que por entonces supuso un récord: -83 grados.

Temperaturas de récord

Hemley y sus colaboradores colocaron un yunque de diamante en la línea del haz de un sincrotrón del Laboratorio Nacional de Argonne, a las afueras de Chicago. Con las puntas de diamante del yunque comprimieron una muestra minúscula de lantano e hidrógeno hasta presiones de 200 gigapascales. Luego, calentaron temporalmente el compuesto y observaron el cambio de su estructura junto con el de sus propiedades conductivas; siguieron el proceso mediante la difracción de rayos X.

Crearon así una nueva estructura, el LaH₁₀, de la que simulaciones anteriores, de su equipo y de otros, entre ellos el de Ma, indicaban que podría ser superconductora a temperaturas muy altas.

Dejaron que se enfriase, sin dejar de aplicar una presión elevada, y midieron sus propiedades electrónicas. Vieron que en ciertas condiciones la resistencia eléctrica disminuía a una temperatura de 280 grados kelvin, unos 7 grados centrígrados.

Las pruebas presentadas en el artículo de Hemley no convencen todavía a Eremets. Los experimentos subsiguientes que se han realizado en su laboratorio arrojan que la temperatura de transición no es tan alta como 7 grados, pero, no obstante, sí que llega a unos -23 grados, algo de todas formas impresionante.

Hemley dice que en unos trabajos subsiguientes, todavía sin publicar, su equipo detectó otro importante signo de la superconductividad: el material expulsaba fuera de sí los campos magnéticos existentes. Se considera que este fenómeno es un indicio por excelencia de la superconductividad. Si se confirmase en este caso, afianzaría las afirmaciones de este equipo de científicos.

Solo el principio

Los compuestos como el superhidruro de lantano, creado por el equipo de Hemley, y el sulfuro de hidrógeno estudiado por Eremets en 2015, son superconductores ordinarios (aquellos cuyas propiedades físicas se conocen bien desde la década de 1950). Hace varios decenios de que se predijera la existencia de superconductores ordinarios a temperatura ambiente, pero solo hace poco se ha empezado a comprobar esas predicciones en el laboratorio.

Son superconductores más exóticos, descubiertos desde la década de 1980, los que poseían hasta ahora las temperaturas de transición más altas, pero, a día de hoy, no ha habido alguno de ellos que sea superconductor a temperatura ambiente. Tampoco se ha encontrado explicación a sus fundamentos teóricos.

Hemley dice que está bastante seguro de que hay otros materiales, y no solo los explorados en la simulaciones, que tienen temperaturas de transición aún más altas.

Y añade que los experimentos de su equipo pueden ofrecer pistas para el desarrollo de materiales que podrían tener propiedades electrónicas similares a presiones menos extremas. «Es solo el principio de una nueva era de la superconductividad», afirma.