Jhon Ender Duque V

Introducción a la Superconductividad

La superconductividad es uno de los descubrimientos más fascinantes de la ciencia del siglo XX. Pertenece a la familia de descubrimientos de la física capaces de cambiar la manera de vivir de la humanidad. Su gama de aplicaciones es amplísima, pero abarca esencialmente tres tipos: la generación de campos magnéticos intensos, la fabricación de cables de conducción de energía eléctrica y la electrónica. Dentro del primer tipo tenemos usos tan espectaculares como la fabricación de sistemas de transporte masivo levitados, esto es, trenes que flotan sobre sus rieles sin tener fricción con ellos, haciendo factible alcanzar las velocidades que desarrollan los aeroplanos. En el segundo está la posibilidad de transmitir energía eléctrica desde los centros de producción, como presas o reactores nucleares, hasta los centros de consumo, sin pérdidas de ningún tipo en el trayecto. Para el tercer tipo podemos mencionar la posibilidad de fabricar supercomputadoras extremadamente veloces.

Es muy probable que para los primeros años del siglo XXI atestiguaremos, de nuevo, la influencia de un descubrimiento científico en la manera de vivir del ser humano. Esto se puede afirmar, en especial, a raíz del hallazgo en 1986 de los materiales superconductores cerámicos que tienen temperaturas de transición al estado superconductor superiores a la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido (que es, aproximadamente, de 77 Kelvin o, lo que es lo mismo, -196°C. Se utiliza la palabra Kelvin para definir la temperatura absoluta), lo que significa una gran simplificación en la construcción de los aparatos en que se emplee el fenómeno de la superconductividad, al compararlas con las temperaturas de transición más altas conocidas anteriormente de 23 Kelvin. Pero, ¿qué es la superconductividad? Es un estado de la materia, como lo es el estado líquido o el estado sólido, en el cual no existe resistencia eléctrica. Esto significa que no hay disipación de energía al pasar corriente eléctrica por un material superconductor. Además, no permite que el campo de fuerza de un imán penetre en su interior (esto último se conoce como efecto Meissner). Esta combinación de efectos eléctricos y magnéticos recibe el nombre de estado superconductor.

Su descubrimiento se remonta a principios del siglo XX, en 1911, y está íntimamente ligado a la obtención de muy bajas temperaturas (cercanas al cero absoluto) en el laboratorio. Fue el doctor H. K. Onnes (quien nació en 1856 y murió en 1926), de la Universidad de Leyden, Holanda, su descubridor. El doctor Onnes obtuvo el premio Nobel de Física en 1913 "por sus investigaciones de las propiedades de la materia a bajas temperaturas que condujeron, entre otras cosas, a la producción de helio líquido". Había logrado, en 1908, licuar el helio y este hecho lo llevó a su descubrimiento de la superconductividad en el mercurio al enfriarlo a la temperatura del helio líquido (-269°C, aproximadamente).

No fue sino hasta 1957 que pudo entenderse el origen del fenómeno, al menos en lo que respecta a lo que ahora conocemos como superconductores convencionales (para distinguirlos de los descubiertos más recientemente, los superconductores cerámicos), cuando. J. Bardeen (fallecido en 1991), L. Cooper y R. Schrieffer enunciaron su teoría de la superconductividad, que ahora se conoce como teoría BCS, en su honor. A Bardeen, Cooper y Schrieffer se les otorgó el premio Nobel de Física en 1972 por su teoría, que se basa en la existencia de los llamados pares de Cooper, que son parejas de electrones ligados entre sí y que se forman, según la teoría BCS, por la interacción atractiva de dos electrones inducida por un fonón.

En 1986, J. C. Bednorz y K. A. Müller, en un laboratorio de investigación de la compañía IBM en Zurich, Suiza, hicieron el descubrimiento de los materiales superconductores cerámicos que han alcanzado ya temperaturas de transición superconductoras por arriba de la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido (de hecho, ya se tienen temperaturas de transición por arriba de los 134 Kelvin) y que hace ya muy atractiva y factible la utilización de los materiales superconductores, con todas sus maravillosas propiedades, en la vida diaria del ser humano. Por su descubrimiento, a J.C. Bednorz y K. A. Müller se les otorgó el premio Nobel de Física de 1987.

Aunque ya se sabe con certeza que en estos materiales (como en los materiales superconductores convencionales) existen los pares de Cooper, que son los responsables del estado superconductor, todavía no se conoce el mecanismo (o combinación de mecanismos) de su formación.

En este trabajo se pretende describir, de manera sencilla, lo que es el fenómeno de la superconductividad, con sus principales características y aplicaciones. Las partes en forma de transcripción y en tipo menor tratan temas destinados a personas que saben un poco de mecánica cuántica o de física del estado sólido, y pueden ser excluidas de la lectura sin perder continuidad. Por último, es necesario mencionar que el descubrimiento y estudio de los superconductores, con la secuela de todas sus enormes y fascinantes posibilidades de aplicación y su correspondiente efecto económico, constituye uno de los ejemplos más claros de que una de las inversiones más redituables que puede realizarse en cualquier país es la investigación.

Jhon Ender Duque V

Aplicaciones de la superconductividad

Puede decirse que existen tres tipos de aplicaciones de la superconductividad:

1) La producción de grandes campos magnéticos. Al decir grandes nos referimos tanto a una gran intensidad del campo magnético como al espacio en el cual se crea el campo.

2) La fabricación de cables de transmisión de energía. Aunque éstos ya se manufacturan a partir de los superconductores convencionales (no de los nuevos superconductores cerámicos), actualmente no son competitivos comercialmente con respecto a los cables aéreos normales, a menos de que cubran una gran distancia (de cientos de kilómetros). En los casos en que las líneas de transmisión deben ser subterráneas, habría cierta ventaja económica con la utilización de los cables superconductores.

3) La fabricación de componentes circuitos electrónicos. Estos dispositivos electrónicos fueron ideados originalmente con la intención de utilizar la transición de estado normal a estado superconductor como un interruptor, mas resultaron decepcionantes con respecto a los logros alcanzados por los transistores de películas delgadas y se ha abandonado su uso en este aspecto. Este panorama puede cambiar con el descubrimiento de los nuevos materiales superconductores cerámicos. Cabe mencionar que son de gran interés los dispositivos basados en la utilización del llamado efecto Josephson (que es el efecto de "tunelamiento" conocido por la mecánica cuántica, pero de corriente de superconductividad aun en ausencia de un voltaje aplicado). Resultan superiores a otras tecnologías y tienen un gran campo de aplicación que va desde la detección de señales del infrarrojo lejano que provienen del espacio exterior, hasta pequeñísimos campos magnéticos que se producen en el cerebro humano. También la corriente Josephson a voltaje cero depende fuertemente de un campo magnético aplicado, lo que lleva a la posibilidad de tener un interesante interruptor para circuitos lógicos en las computadoras.

La aplicación más importante, en cuanto a la cantidad de material empleado, es y será por mucho tiempo la producción de campos magnéticos, que se emplean, principalmente, en los laboratorios de física con fines de investigación, y es común ver pequeños electroimanes superconductores que sirven para producir campos magnéticos con intensidades del orden de 103 Oersted. Dentro de la investigación en el campo de la física, también se utilizan electroimanes superconductores para generar campos magnéticos altamente estables, útiles en los estudios de la resonancia magnética nuclear y la microscopía electrónica de alta resolución. Son muy utilizados en las cámaras de burbujas que sirven para la detección de partículas y que requieren campos magnéticos muy intensos.

Por otro lado, se espera que los motores y generadores superconductores tendrán enormes consecuencias en lo social y económico, en unos años más, pues para su elaboración se utilizan campos magnéticos intensos. También se desea utilizar electroimanes superconductores para la levitación de trenes de transporte de pasajeros o de carga.

Es conveniente señalar las propiedades que se requieren en los superconductores comerciales:

1) La mayor temperatura crítica posible. Esto se debe a que, cuanto mayor sea, más elevada podrá ser la temperatura de operación del dispositivo fabricado, reduciéndose de esta manera los costos por refrigeración requeridos para alcanzar el estado superconductor en operación.

2) El mayor campo magnético crítico posible. Como se pretende utilizar el superconductor para generar campos magnéticos intensos, mientras mayor sea el campo magnético que se quiere generar, mayor tendría que ser el campo crítico del material superconductor.

3) La mayor densidad de corriente crítica posible. A mayor densidad de corriente crítica que la muestra pueda soportar antes de pasar al estado normal, más pequeño podrá hacerse el dispositivo, reduciéndose, de esta manera, la cantidad requerida de material superconductor y también la cantidad de material que debe refrigerarse.

4) La mayor estabilidad posible. Es muy común que los superconductores sean inestables bajo cambios repentinos de corriente, de campos magnéticos, o de temperatura, o bien ante choques mecánicos e incluso por degradación del material al transcurrir el tiempo (como ocurre en muchos de los nuevos materiales superconductores cerámicos). Así que, si ocurre algún cambió súbito cuando el superconductor está en operación, éste podría perder su estado superconductor. Por eso es conveniente disponer de la mayor estabilidad posible.

5) Facilidad de fabricación. Un material superconductor será completamente inútil para aplicaciones en gran escala si no puede fabricarse fácilmente en grandes cantidades.

6) Costo mínimo. Como siempre, el costo es el factor más importante para considerar cualquier material utilizado en ingeniería y deberá mantenerse tan bajo como sea posible.

Jhon Ender Duque V

Tipos y diferencias de los superconductores

Existen diferencias importantes entre los superconductores que permiten clasificarlos en dos grandes grupos. Ciertos metales; en particular los que tienen bajas temperaturas de fusión y son mecánicamente suaves y de fácil obtención en un alto grado de pureza y libres de esfuerzos mecánicos internos, exhiben semejanzas en su comportamiento en el estado superconductor. Estos materiales superconductores reciben el nombre de superconductores ideales, superconductores Tipo I, o suaves.

Por otro lado, el comportamiento de muchas aleaciones y de algunos de los metales superconductores más refractarios es complejo e individual, particularmente con respecto a la forma cómo resultan afectados en el estado superconductor en presencia de un campo magnético. A estos superconductores se les ha dado el nombre de superconductores Tipo II, o si la superconductividad se conserva aun bajo la influencia de campos magnéticos intensos, se les conoce con el nombre de duros o de campo intenso.

Para entender mejor estas diferencias, veamos cómo un campo magnético aplicado afecta a cada uno de los tipos de superconductores que hemos mencionado. Para ello describiremos brevemente lo que es el efecto Meissner-Oschenfeld.

En 1933, W. Meissner y R. Oschenfeld encontraron experimentalmente que un superconductor se comporta de manera tal que nunca permite que exista un campo de inducción magnética en su interior. En otras palabras, no permite que un campo magnético penetre en su interior. El campo magnético en el interior de un superconductor no sólo está congelado, sino que vale siempre cero.

Una consecuencia inmediata de lo anterior es que el estado de magnetización del material que pasa por la transición superconductora no depende de los pasos que se hayan seguido al establecer el campo magnético. Esta consecuencia marca también la diferencia fundamental entre lo que es un conductor perfecto y lo que es un superconductor. Por conductor perfecto entendemos un material cuya resistencia eléctrica es igual a cero. En tanto que un superconductor, además de presentar resistencia cero, presenta también el efecto Meissner-Oschenfeld. Se puede demostrar fácilmente que, en un conductor perfecto, el campo magnético tiene un valor constante, esto es, está congelado en su interior, pero no necesariamente vale cero, y esto trae como consecuencia que su estado de magnetización dependa necesariamente de los pasos, que se hayan seguido para magnetizarlo.

Para entender más claramente la diferencia entre un conductor perfecto y un superconductor; veamos qué ocurre cuando tratamos de magnetizar un conductor perfecto y cuando tratamos de magnetizar un superconductor.

Consideremos primero al conductor perfecto, esto es, pensemos que la transición nos lleva únicamente a un estado de resistencia cero sin el efecto Meissner-Oschenfeld.

Penetración del campo magnético B, en el interior de un material considerado solamente como conductor perfecto (es decir que sólo presenta resistencia eléctrica igual a cero, pero no el efecto Meissner), al pasar por la temperatura de transición.

Ahora consideremos que la transición, además de llevar la muestra a un estado de resistencia eléctrica cero, nos indica la existencia del efecto Meissner-Oschenfeld.

Penetración del campo magnético, B, en el interior de un material que es un superconductor (es decir, que presenta resistencia eléctrica igual a cero y además el efecto Meissner), al pasar la temperatura de transición.

Es necesario señalar que, si bien existe una clara diferencia entre lo que es un superconductor y un conductor perfecto, los únicos conductores perfectos que se han encontrado hasta ahora en la naturaleza son, precisamente, los superconductores. Aún no se descubren conductores perfectos materiales con resistencia cero y sin que presenten el efecto Meissner-Oschenfeld.

Jhon Ender Duque V

Historia

EL descubrimiento de la superconductividad es uno de los más sorprendentes de la historia de la ciencia moderna. Está íntimamente ligado con el interés de los físicos del siglo XIX en licuar todos los gases conocidos en aquel tiempo. Era ya bien sabido que la inmensa mayoría de los gases sólo podrían licuarse a temperaturas muy por debajo de cero grados centígrados. La licuefacción de los gases permitiría estudiar los fenómenos que se presentan en los materiales a temperaturas muy bajas.

En 1845, Michael Faraday de la Royal Institution de Londres pudo, finalmente, perfeccionar una técnica para licuar gases que 23 años antes había encontrado en forma accidental. Sin embargo, esta técnica no resultaba fácil para la licuefacción del helio (He), del hidrógeno (H), del oxígeno (O₂), del nitrógeno (N₂), del metano (CH₄), del monóxido de carbono (CO), ni del óxido nítrico (NO), que eran los únicos gases que faltaban por licuar de todos los que se conocían en aquella época y, en consecuencia, tampoco el aire había sido licuado. Sin embargo, para 1867 el francés Luis Cailletet fue el primero en licuar oxígeno (90.2K o -182.96°C) y realizar descubrimientos que mostraron la posibilidad de licuar el aire, que a la postre dieron origen al método que permitió licuar de manera sencilla y adecuada el gas helio.

En el mismo año de 1877, y siguiendo un método diferente del de Cailletet, el suizo Raoul Pictet también pudo licuar oxígeno. Para 1898, James Dewar de la Royal Institution de Londres pudo licuar hidrógeno, que tiene una temperatura de ebullición de 20.8K, que corresponde aproximadamente a -252.36°C.

Fue diez años después, en 1908, cuando Heike Kamerlingh Onnes pudo, por primera vez en el mundo, obtener helio líquido que tiene una temperatura de ebullición de 4.22K, recuérdese que el cero absoluto equivale a -273.16°C. Este logro se realizó en la universidad de Leyden, Holanda y abrió el paso a Onnes para su descubrimiento de la superconductividad.

Con el helio líquido Kamerlingh Onnes pudo ya disponer de un baño térmico a muy bajas temperaturas y se dispuso a investigar las propiedades de la materia a esas temperaturas. Seleccionó, como uno de los temas de sus investigaciones a bajas temperaturas, el comportamiento de la resistividad eléctrica de los metales. Esto se debió a que la medición de esta propiedad se puede realizar con relativa facilidad a cualquier temperatura y, también, a que el tema de la resistividad eléctrica de los metales era, ya en aquel tiempo, de considerable importancia.

Jhon Ender Duque V

Los superconductores en la ciencia ficción


Podría pensarse que una tecnología tan absolutamente innovadora como la superconductividad habría sido ampliamente utilizada
en la ciencia ficción... pero en la práctica no es así. Por supuesto, obras en las que se comenta que tal o cual cachivache
utilizan dispositivos superconductores no son raras. Pero si lo que se pide es que la superconductividad sea un elemento
decisivo de la trama prácticamente pueden contarse con los dedos de una mano... y sobran dedos. Debido a esto se aprecian
mejor obras como el relato "Cruzada", de Arthur C. Clarke. En un mundo situado entre dos galaxias, a una temperatura por
debajo del punto de licuefacción del helio, aparece una inteligencia basada en la superconductividad. Una inteligencia que
no ve con buenos ojos a las inteligencias orgánicas, moviéndose en ambientes de alta temperatura y que mantienen
esclavizadas a las pobres computadoras y decide iniciar su propia cruzada liberadora...

Otro libro emblemático en el que la superconductividad juega un papel importante es "Mundo Anillo" y especialmente su
continuación "Los Ingenieros de Mundo Anillo", de Larry Niven. El colapso de la sociedad del fabuloso Mundo Anillo vino
propiciado por una degeneración de los sistemas electrónicos y de generación de energía... debido a la contaminación por
un hongo de los superconductores que utilizaban. Teniendo en cuenta que la novela fue escrita en 1970, demuestra una notable
capacidad de anticipación en la utilización de superconductores de temperatura ambiente.

En la misma linea, la civilización alienígena de "La paja en el ojo de Dios", de Niven y Pournelle tiene uno de sus pilares
en la existencia de superconductores que funcionan a temperaturas biológicas... e incluso pueden ser utilizados como pintura.
Aparecen también algún que otro tipo de material exóticos, como por ejemplo superconductores de calor o superfricción.

La superconductividad en cuanto a mecanismo para la generación de enormes campos electromagnéticos es utilizada por Gregory
Benford en su relato "Efectos Relativistas", en el que se describe con todo lujo de detalles la estructura y el
funcionamiento de una nave estatocolectora... que utiliza superconductores de alta temperatura para la generación de las
fuerzas hidrodinámicas que actúan como colector de materia para el motor de la nave. Esta misma tecnología se utiliza
también en "Tau Cero", de Poul Anderson, aunque aquí empleando superconductores clásicos refrigerados por helio.

Otro elementos de la ciencia ficción en los que la superconductividad no es un lujo son los ascensores espaciales.
En efecto, en un ascensor son necesarios superconductores para el transporte de energía (las perdidas en un cable de 36.000
Km podrían resultar impresionantes), para mover los vagones del sistema de transporte (por medio de un acelerador lineal,
semejante a los trenes MAGLEV a los que hicimos referencia mas arriba) o incluso para el acoplamiento del cable: en "Marte
Rojo", de Kim Stanley Robinson se utiliza un enlace dinámico de tipo electromagnético en el que los campos implicados
requieren sin duda alguna el uso de superconductores...

Los dispositivos de interferencia cuántica o SQUID son descritos magistralmente por William Gibson en su clásico relato
"Johnny Mnemónico" (del que partió la película del mismo nombre). En este cuento aparece un delfín, veterano de guerra,
dotado de un dispositivo SQUID (en la nefasta traducción del cuento "calamar") para la detección de minas y submarinos
enemigos... que también puede ser utilizado para leer la clave implantada en el cerebro de un correo cargado con
información altamente reservada y peligrosa. Estos dispositivos también aparecen en la película "Días Extraños", donde
un dispositivo SQUID con superconductores de temperatura ambiente se utiliza para grabar y reproducir digitalmente
experiencias personales directamente desde el cerebro humano... dando lugar a un productivo mercado negro de sexo,
sensaciones y emociones.

Por ultimo, en el relato "Armaja Das" de Joe Haldeman aparecen ordenadores superavanzados que utilizan superconductores
clásicos (mercurio refrigerado por helio) en su CPU: al final resultan ser tan sumamente avanzados que son sensibles a las
maldiciones y el mundo acaba por destruirse por su culpa.

Pobre bagaje de relatos para una tecnología tan sumamente interesante dentro del género...

El fenómeno de la superconductividad ya forma parte integrante de nuestras vidas. La resonancia magnética nuclear no habría
podido desarrollarse sin su ayuda y constituye un auxiliar indispensable en la investigación científica y tecnológica. El
que consiga o no convertirse en un producto de gran consumo depende exclusivamente de los resultados de la investigación
sobre superconductores a temperatura ambiente. En cualquier caso, es evidente que estos materiales supondrán en un futuro
inmediato un elemento sumamente importante en nuestra civilización: la era de las tecnologías mas allá de la resistencia
eléctrica parece encontrarse, en estos momentos, a la vuelta de la esquina.

Jhon Ender Duque V

Subiendo la temperatura: las cerámicas superconductoras


Aunque hoy en día no se conoce con certeza el mecanismo que produce la superconductividad en las cerámicas superconductoras,
parece ser que, a diferencia de los superconductores clásicos, la forma concreta en que se disponen los átomos del cristal
representa un papel muy importante en la aparición del fenómeno. La mayoría de estas cerámicas son conductoras por encima de
su punto de transición, debido a las peculiaridades del enlace entre los átomos de cobre y oxigeno que forman el núcleo
(cuprato) de su composición. Estos átomos se disponen en forma de capas alternas dentro del material, permitiendo que un
cierto número de electrones puedan desplazarse entre los mismos sin resistencia alguna. Todavía no esta muy claro el porqué
son superconductores estos materiales aunque la opinión más generalizada es que este fenómeno está muy relacionado con el
magnetismo. En la cerámica descubierta por Bednorz y Muller se ha observado que, por encima de la temperatura crítica,
exhibe un forma particular de magnetismo. Pero, por debajo de la temperatura de transición, se modifica la estructura
cristalina (u ordenamiento de los átomos), destruyendo el magnetismo y el material se vuelve superconductor

Los descubrimientos asociados a estos materiales han desbocado la carrera por la alta temperatura: el brillo del grial, el
superconductor de temperatura ambiente, deslumbra los ojos de muchos. Pero los obstáculos son todavía enormes. Uno de los
mas importantes apareció apenas se empezaron a estudiar las propiedades de estos materiales dentro de un campo magnético.
La teoría básica del comportamiento de un superconductor respecto a un campo magnético externo fue descrita por el físico
ruso Alexei A. Abrikosov en los años cincuenta. De acuerdo con esta teoría, basada en los trabajos de Ginzburg y Landau, un
superconductor convencional presenta tres estados magnéticos diferentes. En el primero, llamado estado Meissner, el campo
magnético es expulsado casi completamente del interior de material. Apenas penetran en el superconductor las líneas de campo
del imán aparecen unas corrientes superficiales que generan un campo magnético propio que las repelen. Si continuamos
aumentando la intensidad del campo magnético aplicado, el mismo consigue por fin abrirse paso a través del superconductor.
Pero en una primera fase lo hace en forma de líneas de campo discretas, pequeños "agujeros" formados por material normal
en medio del material superconductor. Las corrientes superficiales del estado anterior circulan alrededor de estas agujeros
por los que pasan la líneas de fuerza del imán: de aquí les viene el nombre de vórtices por el que se les conoce. En un
superconductor clásico los vórtices están organizados siguiendo una red triangular regular. En el tercer estado, si el campo
aumenta por encima de un valor critico los núcleos de vórtices se amontonan hasta que todo el material se comporta como un
metal normal y desaparece el efecto superconductor. Los problemas aparecieron cuando se descubrió que los maravillosos
superconductores de alta temperatura no seguían este modelo: al aplicarles un campo de unas diez teslas (20000 veces la
intensidad del campo magnético terrestre) la resistencia del material no solo no disminuía... ¡sino que en ocasiones se
hacia cien veces superior a la del cobre! La razón se descubrió pronto: los vórtices en las cerámicas superconductoras no
permanecen fijos en una estructura triangular rígida, sino que se funden en un estado parecido al líquido, en el que los
vórtices se van desplazando caóticamente. Puesto que cada vórtice esta constituido por una corriente eléctrica que circula
alrededor de un núcleo de materia normal no superconductora, al aplicar una corriente eléctrica adicional a la muestra esta
se suma a la corriente que circula a un lado del vórtice y se resta a la del otro. Como resultado se produce una fuerza que
actual sobre la línea de vórtice semejante a la que aparece en el ala de un avión y que se conoce como fuerza de Magnus. Si
las líneas de vórtices se mueven debido a esta fuerza gastaran energía de la corriente y aparecerá una resistencia eléctrica,
que es precisamente lo que intentábamos evitar. Hoy en día se trabaja intensamente para solucionar este problema. Una de las
estrategias que mas éxito ha tenido ha sido la de fijar los vórtices mediante impurezas astutamente colocadas (dopaje): de
esta forma consigue equipararse su comportamiento al de un superconductor clásico, al impedir el desplazamiento de los
vórtices y el que este movimiento extraiga energía de la corriente suministrada.

El segundo gran obstáculo que apareció es que las cerámicas superconductoras sólo conseguían transmitir una cantidad limitada
de electricidad sin ofrecer resistencia, debido a la estructura en capas del material: si las capas no se alinean
perfectamente los electrones chocan contra la frontera de la región desalineada y se frenan. Este problema se ve empeorado
en presencia de un campo magnético. Una estrategia exitosa en este campo ha consistido en alinear las capas de cuprato
cuidadosamente, a fin de reducir al mínimo las discontinuidades. Para ello se depositan capas micrométricas de material
sobre substratos bien alineados, utilizando las mismas técnicas que se emplean para la fabricación de circuitos integrados.
La combinación de estas dos tecnologías ha conseguido resultados espectaculares: actualmente se manejan densidades de
corriente sobre un YCBO del orden de un millón de amperios por centímetro cuadrado, que descienden a 400.000 en un campo de
9 teslas... mientras que al principio el YCBO solo permitía el paso de 10 amperios por centímetro cuadrado y perdía toda
conductividad en un campo de 0,01 tesla. Estos valores de conductividad ya son comparables a los de los superconductores
tradicionales.

El ultimo gran inconveniente que presentan las cerámicas superconductoras es precisamente ese: que son cerámicas.
¿Os imagináis intentando enrollar un plato hasta formar un canuto, o estirándolo en un hilo de 1 kilometro de longitud?.
El YCBO y sus parientes son cerámicas, frágiles y difíciles de manufacturar en forma de cable. También se ha propuesto
varias soluciones a este problema. En una de ellas, se introduce el polvo a partir del que se obtiene la cerámica en el
interior de un tubo de plata, que se enrolla y prensa en cables. Después simplemente se cuece este material en una atmósfera
de oxigeno para conseguir el superconductor: el resultado puede vérselas con corrientes del orden de 35000 amperios por
centímetro cuadrado a la temperatura del nitrógeno liquido. La otra solución ya la hemos comentado más arriba: crear una
capa de cerámica sobre un soporte flexible lo bastante gruesa como para conducir una gran cantidad de corriente y lo
bastante fina como para ser doblada sin problemas. Después de todo, la resistencia aparece cuando al doblarse se producen
desalineamientos en las hileras de granos superconductores: al utilizar un soporte cristalino, los granos del superconductor
se orientan perfectamente en la dirección de los cristales... al tiempo que son capaces de flexionarse junto con la base
sobre la que se encuentran. Gracias a esta técnica se han producido muestras de YCBO sobre circonio estabilizado capaces de
transportar corrientes como las que comentábamos en el párrafo anterior.

Y los superconductores: ¿para que sirven?

Si algún día los superconductores de temperatura ambiente llaman a nuestra puerta nos veremos inmersos en una revolución
tecnología sin precedentes. Pero aunque no lo hagan, ya existen muchos equipos que utilizan la superconductividad en su
funcionamiento. A continuación daremos un repaso a las aplicaciones mas espectaculares de este fenómeno.

* El SQUID o dispositivo superconductor de interferencia cuántica, fue una de las primeras aplicaciones comerciales de
la superconductividad. Basado en las uniones Josephson, son captadores magnéticos extraordinariamente sensibles que permiten
medir campos magnéticos y tensiones eléctricas increíblemente débiles, con una resolución del orden del picovoltio, una
billonésima de voltio. Los SQUID llevan utilizándose ininterrumpidamente desde los años 60 en multitud de aplicaciones:
detección súper precisa de las señales eléctricas del cerebro y el corazón, comprobación no destructiva de tuberías y
puentes (la fatiga del metal produce una firma magnética peculiar), paleomagnetismo, sensores geológicos para prospecciones
petrolíferas, equipos militares de detección de sumergibles y un largo etcétera.
* Aparatos de formación de imágenes por resonancia magnética, más conocidos como RMN. Con esta técnica se coloca una
sustancia en un campo magnético intenso que modifica el spin de los núcleos de determinados iones. Después, se somete a la
muestra a una onda de radio que reorienta los núcleos. Al desaparecer la excitación se libera un pulso de energía que
proporciona información sobre la estructura molecular de la sustancia... y que puede transformarse en una imagen mediante
técnicas informáticas. El RMN es una herramienta casi indispensable para la formación de imágenes del cerebro, y con el
advenimiento de los superconductores de alta temperatura podrá convertirse en una maquina mucho mas pequeña y barata: los
superconductores clásicos enfriados por helio requieren voluminosos y delicados equipos de refrigeración. En cambio, el
nitrógeno liquido es sencillísimo de producir y utilizar.
* Ordenadores mas rápidos. Otra aplicación de las uniones Josephson es la posibilidad de fabricar transistores basados
en ellas. Estos circuitos podrían activarse y desactivarse muy rápidamente con un consumo de potencia mínimo. En teoría, un
ordenador basado en el efecto Josephson sería 50 veces más rápido que uno convencional, aunque hasta hoy no ha sido
construido debido a problemas de fiabilidad, de interfaces y a la dificultad de competir con un adversario tan poderoso
como los circuitos de silicio (muchísimo mas económicos y sencillos de utilizar).
* ¿Necesita usted un campo magnético inmenso?: no lo dude, ponga un superconductor en su vida. En todas aquellas
aplicaciones en que sean necesarios campos de una intensidad enorme, los superconductores clásicos no tienen rival.
La forma mas evidente de crear un campo magnético es mediante una bobina de cable enrollado, que al ser atravesada por
una corriente eléctrica crea un campo directamente proporcional a la intensidad de la misma. Pero el campo máximo que
podemos generar no es muy grande, ya que al incrementar la corriente los cables comienzan a calentarse peligrosamente
debido a la resistencia eléctrica. Con los superconductores no pasa esto: su resistencia es cero y pueden producir campos
magnéticos altísimos. La aplicación típica en este caso son los aceleradores de partículas como el Tevatron del Fermilab
en EE.UU. con una capacidad de un teraelectrón voltio (TeV), equivalente a un billón de voltios.
* Los imanes basados en superconductores de alta temperatura todavía están lejos de estos márgenes... aunque ya se
pueden conseguir imanes de cerámicas superconductoras que pueden generar un campo de dos teslas, cinco veces mayor que el
que se puede conseguir con un imán permanente. Estos imanes se utilizan por ejemplo en los trenes de alta velocidad sobre
cojín magnético (MAGLEV). Los trenes tipo SED (suspensión electrodinámica) japoneses pueden desplazarse de 320 a 500 Km/h
mediante imanes superconductores que inducen corrientes en las bobinas conductoras de las guías. Esta interacción eleva al
vehículo unos 15 cm del suelo, como si fuera un avión en vuelo rasante. A menos de 100 Km/h, este vehículo circula sobre
ruedas como un tren convencional.
* Transporte de energía mediante cables eléctricos, transformadores de corriente y conmutadores de potencia. De este
modo se podría reducir el recibo de la luz al compensarse el importante porcentaje de energía eléctrica que se disipa en
forma de calor debido a la resistencia eléctrica. También podrían utilizarse como limitadores de corriente,
proporcionándonos un voltaje mas estable. Hace poco, el Departamento de Energía de Estados Unidos ha anunciado el primer
proyecto de uso comercial a gran escala de los superconductores de alta temperatura. Se pretenden instalar cables
superconductores de unos 130 metros en una subestación eléctrica de Detroit. Se sustituirán los cables de cobre de tal
manera que la nueva instalación albergara una capacidad tres veces mayor (24000 voltios). Sin embargo, el principal
inconveniente para que esta prueba se generalice es el alto coste, ya que se han presupuestado unos 5,5 millones de dólares.
* Almacenamiento de energía mediante superconductores magnéticos de almacenamiento de energía (SMES). Este sistema
consiste en "cargar" una bobina superconductora de electricidad y luego cerrarla formando un anillo. La corriente
teóricamente circularía sin perdidas, y cuando hubiera que utilizarla bastaría con abrirla y extraer la cantidad necesaria.
Este sistema se ha propuesto, por ejemplo, para el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos.
* Combinación de corrientes y magnetismo para la generación de potencia y trabajo, como motores y generadores
eléctricos muchísimo mas eficientes.
* Investigación espacial. En el espacio, protegidos de la luz solar, es fácil conseguir temperaturas dentro del rango
funcional de los superconductores de alta temperatura. En este aspecto la NASA ha financiado diferentes estudios sobre
sensores y elementos de actuación electromecánicos con vistas a su utilización en naves espaciales...

Jhon Ender Duque V

Superconductividad: la resistencia es inútil
Cristóbal Pérez-Castejón y David Sánchez

Hoy en día, la palabra "superconductividad" tiene muchos puntos en común con lo que en otros tiempos fue la búsqueda del
santo grial. Por superconductividad entendemos una propiedad de determinados materiales que por debajo de una temperatura
crítica no ofrecen resistencia a la corriente eléctrica. En estas condiciones son capaces de transportar la energía
eléctrica sin perdidas... o generar campos magnéticos inmensos. Las ventajas de este fenómeno son evidentes: el 15% o el
20% de nuestra factura de la luz corresponde a energía disipada en los cables de distribución. Puesto que la super-
conductividad se descubrió a principios de siglo... ¿cómo es posible que todos nuestros cables no estén construidos
mediante estos materiales? La respuesta es sencilla pero desagradable: muchas veces el fenómeno sólo aparece a temperaturas
bajísimas, mas frías en ocasiones que las que podemos encontrar sobre la superficie de Plutón. Estas temperaturas sólo
pueden conseguirse mediante gases raros, como el helio líquido o sistemas de refrigeración caros y complicados. La batalla
en la que estamos inmersos hoy en día es precisamente el cómo subir el umbral de esa temperatura crítica hasta valores mas
asequibles y solucionar de paso los otros problemas que han ido apareciendo en el largo camino que los superconductores han
tenido que recorrer hasta el momento actual...

Un fenómeno del siglo XX

La superconductividad fue descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes. Había estado trabajando en el
comportamiento de la materia a baja temperatura (de hecho fue el primero en conseguir helio liquido), cuando observó que el
mercurio transmitía la electricidad sin pérdidas por debajo de 4,2 K (-269 °C). Las malas lenguas cuentan que el hallazgo
tuvo lugar cuando Onnes pidió a un alumno que midiera la resistencia eléctrica del mercurio. El alumno regresó con la
noticia de que la resistencia del metal desaparecía misteriosamente cuando la temperatura de la muestra alcanzaba los 4,2
K... a lo que Onnes replicó ordenándole que volviera al laboratorio a encontrar el "error" que había cometido. Tras repetir
varias veces la experiencia llegaron a la conclusión de que habían realizado un descubrimiento histórico: Onnes recibió el
Nobel de física en 1913. En años posteriores se encontraron muchos más materiales que poseían esta propiedad cuando se les
enfriaba por debajo de un cierto punto crítico, la llamada temperatura de transición.

La desaparición de la resistencia eléctrica no es la única propiedad asombrosa de los superconductores: su comportamiento
frente a los campos magnéticos también resulta fascinante. En 1933 Walther Meissner y R. Ochsenfeld descubrieron que un
campo magnético aplicado a un superconductor es expulsado completamente del interior de este por debajo de su temperatura
de transición superconductora. En su honor este efecto se conoce hoy en día como efecto Meissner y es el responsable de la
fotografía típica que todos asociamos con superconductividad: la de un pequeño disco de material flotando libremente en el
aire por encima de un imán.

La explicación del fenómeno demostró pronto ser extraordinariamente escurridiza. En un principio se pensó que puesto que la
resistencia eléctrica desaparecía, el material se comportaría como un conductor perfecto. Pero el experimento de Meissner
echó abajo esa hipótesis: el superconductor no cumplía lo que predecía la teoría clásica de los fenómenos eléctricos y
magnéticos (las ecuaciones del físico escocés James C. Maxwell) para un material de estas características. En 1935 F. y H.
London desarrollaron una teoría fenomenología de la superconductividad, es decir, estudiaron cómo ocurren las cosas en un
superconductor, pero no el porqué. El primer intento serio de dar una explicación de lo que ocurría en las entrañas de un
superconductor se debe a Frölich en 1950, el cual se basó en unos experimentos de la época que pusieron de manifiesto que
la temperatura de transición tenia mucho que ver con la masa de los iones del material. Gracias a estos trabajos, fue
abriéndose paso la idea de que la superconductividad era una fase distinta de la materia, una manifestación a escala
microscópica de la extraña teoría cuántica. Pero hubo que esperar hasta 1957, cuando Bardeen, Cooper y Schrieffer
desarrollaron la teoría que mejor explica la superconductividad, conocida en su honor como teoría BCS (por la que recibieron
el Nobel en 1972).

Se seguía buscando como subir más y más la temperatura de transición, utilizando principalmente aleaciones de metales más o
menos exóticos. En la década de los 60 se experimentaron con mezclas de niobio/estaño y niobio/titanio que permitieron llevar
a cabo las primeras aplicaciones comerciales de la superconductividad. En 1962, Josephson, predijo la unión que lleva su
nombre (y que posteriormente fue confirmada experimentalmente), un dispositivo que permite la medida extremadamente precisa
de campos magnéticos. También tuvieron que pasar 11 años antes de que Josephson recibiera el Nobel por sus trabajos.

Y así estaban las cosas (aplicaciones escasas y muy especializadas) hasta 1985. En diciembre de ese año, Muller y Bednorz
(ganadores del Nobel de Física en 1987) describieron una nueva cerámica, un oxido de bario/lantano/cobre en la que la
superconductividad aparecía a la asombrosa temperatura (para la época) de 35 K : casi el doble de lo que se había conseguido
hasta entonces. Y en 1987 el gran bombazo: Maw-Kuen Wu y Paul C. W. Chu descubrieron una cerámica de oxido de itrio, bario y
cobre (YBCO) que era superconductora a 93 grados Kelvin. Esto significaba que estos materiales podían refrigerarse con
nitrógeno liquido, que tiene un precio sensiblemente inferior al de la cerveza: hasta los refrigeradores de laboratorio mas
pequeños podían enfriarlos por debajo de la temperatura de transición. Por todo el mundo, los científicos se convirtieron en
alfareros: ya se han descubierto centenares de cerámicas con temperaturas de transición cada vez más y más altas. Hoy en día
disponemos de superconductores con una temperatura crítica de -109º centígrados, que puede conseguirse con refrigeradores
de aire industriales y hay experimentos que han encontrado efectos superconductores a -23º centígrados: una temperatura
normal en muchos puntos de la superficie de nuestro planeta.


¡Los electrones se atraen!

Hay un viejo chiste entre los físicos teóricos que resume su modo de trabajar. Pregunta: ¿Cómo explicaría un físico teórico
el movimiento de una vaca?". Repuesta: "Consideraría primero que es esférica y de masa despreciable". De igual modo, para
estudiar un metal, suponen que es infinito, que los átomos que se disponen de forma perfectamente periódica formando una red
cristalina y que los electrones se mueven a sus anchas por todo el sistema. Este modelo simple e irreal, que recibe el
nombre de gas de Fermi (por el físico italiano Enrico Fermi, que concibió una imagen similar de los núcleos atómicos),
paradójicamente da unos resultados excelentes a la hora de describir las propiedades básicas de cualquier metal. Sin embargo
desprecia, entre otras muchas cosas, la interacción que hay entre el gas de electrones y los iones de la red.

Los iones no están fijos en sus posiciones, sino que vibran alrededor de ellas. Es válido visualizarlos como pequeñas bolitas
enganchadas a sus vecinas mas próximas mediante muelles. Las fuerzas restauradoras que crean los muelles sobre un ion cuando
este se mueve un poco de su posición hacen que vibre y que esta vibración se propague por todo el cristal. Ahora bien, como
estamos en una escala microscópica (de menos de una millonésima de un milímetro), debemos estudiar el problema desde el punto
de vista cuántico. La teoría cuántica afirma que estas ondas no pueden tener una energía cualquiera. La energía esta
cuantizada en paquetes llamados fonones. Frölich estudió que pasaba cuando un electrón libre de un metal interaccionaba con
un fonón. Llego a la conclusión de que la superconductividad tenía mucho que ver con dicha interacción, ya que la temperatura
de transición estaba ligada con la masa de los iones de la red.

Apoyándose en el trabajo de Frölich, los físicos Bardeen, Cooper y Schrieffer, trabajaron en una teoría completa de la
superconductividad, descubriendo el mecanismo microscópico que daba lugar a que un metal se volviera superconductor: un
electrón interactúa con un fonón, deformando la zona de la red cercana; un segundo electrón ve entonces que la red esta
deformada y se ajusta para que su energía siga siendo mínima. Esta interacción indirecta entre los dos electrones mediada
por los fonones provoca, en determinadas circunstancias, que los dos electrones se atraigan entre si, superando la natural
repulsión que sufren y formando un par ligado. Por encima de la temperatura de transición, hay poquísimos pares de electrones
que están ligados. Pero, por debajo, hay una transformación entera del sistema que genera muchos pares de estos, es decir, el
metal sufre una transformación de fase.

Los experimentos sugieren que los superconductores clásicos tienen una zona de energías electrónicas prohibidas, denominada
gap. En los metales ordinarios, las cargas pueden moverse libremente y se aceleran en presencia de un campo eléctrico. Por
debajo de la temperatura crítica, a los pares de electrones de un superconductor les esta prohibido por las leyes de la
mecánica cuántica desplazarse por encima de un cierto valor de la velocidad. El gran triunfo de la teoría BCS fue probar
que ese gap era una consecuencia directa de la formación de los pares de electrones. Es más, fue posible demostrar que
todas las propiedades físicas de un superconductor se podían escribir en función del tamaño del gap. Este hecho prueba el
porqué un superconductor es un estado tan estable. Efectivamente, si aplicáis un campo magnético a un superconductor,
necesitareís que aquel sea bastante grande para que los electrones ganen mucha energía y puedan saltar la zona prohibida.
De esta manera, los pares se rompen y desaparece la superconductividad.

Las teorías principales

Las teorías principales

Los mayores avances en la comprensión de la superconductividad tuvieron lugar en los años cincuenta: en 1950 es publicada
la teoría Ginzburg-Landau, y en 1957 vería la luz la teoría BCS.

La teoría BCS fue desarrollada por Bardeen, Cooper y Schrieffer (de sus iniciales surge el nombre BCS), gracias a lo cual
los tres recibirían el premio Nobel de física en 1972. Esta teoría se pudo desarrollar gracias a dos pistas fundamentales
ofrecidas por físicos experimentales a principios de los años cincuenta:

* el descubrimiento del efecto isotópico en 1950 (que vinculó la superconductividad con la red cristalina),
* y el descubrimiento de Lars Onsager en 1953 de que los portadores de carga son en realidad parejas de electrones
llamados pares de Cooper (resultado de experimentos sobre la cuantización flujo magnético que pasa a través de un
anillo superconductor).

La teoría Ginzburg-Landau es una generalización de la teoría de London desarrollada por Vitaly Ginzburg y Lev Landau en 1950.
[1] Si bien esta teoría precede siete años a la teoría BCS, los físicos de Europa Occidental y Estados Unidos le prestaron
poca atención por su carácter más fenomenológico que teórico, unido a la incomunicación de aquellos años entre ambos lados
del Telón de Acero. Esta situación cambió en 1959, año en que Lev Gor'kov demostró que se podía derivar rigurosamente a
partir de la teoría microscópica[2] en un artículo que también publicó en inglés.[3]

En 1962 Brian David Josephson predijo que podría haber corriente eléctrica entre dos conductores incluso si hubiera una
pequeña separación entre estos, debido al efecto túnel. Un año más tarde Anderson y Rowell lo confirmaron experimentalmente.
El efecto sería conocido como efecto Josephson, y está entre los fenómenos más importantes de los superconductores, teniendo
gran variedad de aplicaciones, desde la magnetoencefalografía hasta la predicción de terremotos.
Los superconductores de alta temperatura

Tras algunos años de relativo estancamiento, en 1986 Bednorz y Müller descubrieron que una familia de materiales cerámicos,
los óxidos de cobre con estructura de perovsquita, eran superconductores con temperaturas críticas superiores a 90 kelvin.
Estos materiales, conocidos como superconductores de alta temperatura, estimularon un renovado interés en la investigación
de la superconductividad. Como tema de la investigación pura, estos materiales constituyen un nuevo fenómeno que no se
explica por las teorías actuales. Y, debido a que el estado superconductor persiste hasta temperaturas más manejables,
superiores al punto de ebullición del nitrógeno líquido, muchas aplicaciones comerciales serían viables, sobre todo si se
descubrieran materiales con temperaturas críticas aún mayores.

Descubrimiento de la superconductividad

=== El descubrimiento ===
Ya en el siglo XIX se llevaron a cabo diversos experimentos para medir la resistencia eléctrica a bajas temperaturas,
siendo [[James Dewar]] el primer pionero en este campo.

Sin embargo, la superconductividad como tal no se descubriría hasta [[1911]], año en que el físico holandés
[[Heike Kamerlingh Onnes]] observó que la resistencia eléctrica del [[Mercurio (elemento)|mercurio]] desaparecía
bruscamente al enfriarse a 4 K (-269 °C), cuando lo que se esperaba era que disminuyera gradualmente hasta
el cero absoluto. Gracias a sus descubrimientos, principalmente por su método para lograr la producción de helio
líquido, recibiría dos años más tarde el [[premio Nobel de física]]. Durante los primeros años el fenómeno fue
conocido como ''supraconductividad''.

En [[1913]] se descubre que un campo magnético suficientemente grande también destruye el estado superconductor,
descubriéndose tres años después la existencia de una corriente eléctrica crítica.

Puesto que se trata de un fenómeno esencialmente cuántico, no se hicieron grandes avances en la comprensión de la
superconductividad, puesto que la comprensión y las herramientas matemáticas de que disponían los físicos de la época
no fueron suficientes para afrontar el problema hasta los años cincuenta. Por ello, la investigación fue hasta entonces
meramente fenomenológica, como por ejemplo el descubrimiento del [[efecto Meissner]] en [[1933]] y su primera explicación
mediante el desarrollo de la [[efecto Meissner#La ecuación de London|ecuación de London]] dos años más tarde por parte de
los hermanos [[Fritz London|Fritz]] y [[Heinz London]].

Supercondutividad

Introducción a la superconductividad eléctrica

La Superconductividad Frente al paso de una corriente electrica, los metales ofrecen una cierta resistencia:
parte de la electricidad se transforma en calor y ello permite innumerables aplicaciones, como la plancha,la
tostadora o elcalefactor electrico. Pero, en otros usos de la electricidad, sobre todoen su transmision a traves
de cables, no resulta economico que aquella sepierda en forma de calor. En el a#o 1911 el fisico holandes Heike
Kamerlingh Onnes descubrioque ciertos metales conducen la electricidad sin resistencia siempre ycuando se los
haga "tiritar" cerca de la temperatura mas baja posible, unos 273 grados centigrados bajo cero. Dado que conseguir
temperaturas tan bajas resulta muy costoso, elgran objetivo de la ciencia es encontrar materiales superconductores
queoperen a temperaturas mas altas. Por ello, en el a#o 1986 se produjo un"boom" cuando los fisicos K. A. Muller y
J. G. Bednorz encontraron queun material ceramico podia ser superconductor a una temperatura un poco masalta, unos
240 grados centigrados bajo cero. Desde entonces se han descubierto un gran numero de compuestos que presentan
superconductividad si se los enfria solo con aire liquido, lo que permitira aplicaciones tecnologicas prometedoras.
¿Que se hace en superconductividad en Exactas?

Trabajando en un laboratorio de superconductividad

En el laboratorio se trabaja intensamente. Las diez o doce horas que duran las muy bajas temperaturas alcanzadas con
el helio liquido deben ser aprovechadas al maximo. Ademas, previamente, se requieren unas ocho horas de preparativos.
Por ello es comun que alguno de los investigadores pase la noche en el laboratorio para dejar todo listo y asi poder
comenzar temprano al dia siguiente. Alli, las muestras de materiales superconductores, fabricadas porla Division de
Fisica del Solido de la Comision Nacional de EnergiaAtomica, -con la que hay una estrecha colaboracion cientifica-
sonsometidas a diferentes mediciones, a muy bajas temperaturas (por debajo de los 230 grados bajo cero). "Una de las
tres lineas de investigacion que tenemos actualmente consiste en sacar o incorporar oxigeno en las muestras,
sometiendolas a muy altas temperaturas, para ver que cambios se producen en la superconductividad", explica Bekeris.
Otra de las investigaciones se basa en hacer pasar corrientes electricas desparejas a traves de una muestra, de modo
que, en una parte,la corriente sea intensa, y en otra, debil. "Al medir la se#al endistintos puntos de la muestra,
observamos que la corriente se organizadentro de ella", indica la investigadora, y aclara: "Lo que se mide en unlugar
no depende de la corriente que pasa por alli, sino de su distribucionpor toda la muestra". Este es un experimento
original del laboratorio y, segun Bekeris, puede tener aplicaciones interesantes ya que en los dispositivos que se
fabriquen con estos materiales se van a producir estos fenomenos de corrientes desparejas, y es necesario saber que
pasa en esas circunstancias. En el laboratorio se estudia tambien el tiempo que un material permanece magnetizado
luego de ser sometido a un campo magnetico. El flujo magnetico suele quedar atrapado en los defectos del material y
se va liberando de a poco. Para saber, con precision de microsegundos, cuanto tiempo le lleva liberarse, los
investigadores someten a la muestra a unpulso muy corto de calor, con equipos de laser que proveen los fisicos
Oscar Martinez y Mario Marconi. Este pulso de laser se aplica unos diez microsegundos despues de haber apagado el
campo magnetico. Al hacer las mediciones se puede saber cuanto flujo magnetico habia, y cuanto se escapo,en ese
lapso tan corto. Las peliculas delgadas de material superconductor para realizarestos experimentos son provistas por
el Centro Atomico Bariloche. Para que sirve conocer cuanto tiempo queda atrapado el magnetismo? "Primero, esta es una
pregunta basica, es decir que, conocer esa dinamica es conocer mas profundamente el comportamiento de estos
superconductores. En cuanto a la posible relacion con aplicaciones, la famosa idea de levitacion magnetica se vincula,
precisamente, con el anclaje del campo magnetico", se # a la Bekeris. La investigadora explica que, para que un material
genere unafuerza repulsiva lo suficientemente intensa como para levantar su propiopeso, se necesitaria una magnetizacion
muy alta, y esta puede lograrsemediante materiales que posean un gran anclaje de flujo magnetico. "Lo que estudiamos es
cuanto tiempo dura el anclaje. Si este sedegrada rapidamente, no sirve", enfatiza la investigadora. Son las diez de la
ma#ana, las maquinas licuefactoras se calmaron yahora comienza el verdadero trabajo, preciso y minucioso, para desentra#ar
los enigmas de la superconductividad, y este es el camino obligado paraalcanzar los tan ansiados superconductores
"calientes".

Fabricación por medio de reacciones en estado sólido de cerámicas superconductoras

Los materiales con características de superconductividad, presentan muy buenas expectativas respecto a su utilización en
áreas donde los materiales tradicionales han encontrado sus límites. Durante 1995 se desarrolló un proyecto titulado
"Conformado por Extrusión de Materiales Superconductores", donde se precisó cuantitativamente la dependencia de la
estructura de la solución sólida Nd[1+x]Ba[2-x]Cu3O[7+d] y Bi2Sr[2+x]Ca[1+x]Cu2On para diferentes contenidos de oxigeno
1<=d<=0 y para algunos x selectos (0<=x<=0.5).

Las propiedades eléctricas y estructurales de estos compuestos, dependen fuertemente de la cantidad de oxígeno que
contienen; muestras muy desoxigenadas, presentan más de una fase cristalina.

Luego de la obtención de los polvos con las características requeridas, se procedió a la manufacturación de elementos
para comprobar sus propiedades de superconductividad.

El método de conformado fue la extrusión en matrices de acero, considerando los parámetros reológicos para la preparación
adecuada de la mezcla y los de trabajo que permiten la obtención de cuerpos cerámicos manipulables, así como las condiciones
de sinterización del cuerpo cerámico.

Desarrollo y fabricación de piezas a base de carburo de silicio: materiales permeables, materiales compuestos, materiales
tixotrópicos.

Los avances logrados en las operaciones minero-metalúrgicas, han generado una demanda de materiales con propiedades únicas
que soporten las severas condiciones de trabajo impuestas por las exigencias de mayor productividad en dichas faenas.
Los materiales compuestos , cerámicos de matriz metálica, son los que satisfacen estos nuevos requerimientos de
productividad y menores costos específicos de operación. El objetivo en este desarrollo fue la producción de cermets de
carburo de silicio infiltrado con aleaciones de cobre. El problema esencial que se debió resolver, fue la compatibilidad
de la fase cerámica con el metal o su aleación de tal forma que la infiltración ocurra ocupando debidamente los poros
contenidos en la microestructura cerámica, sin que ocurra una reacción y, sin embargo, se logre una apropiada adhesión
cerámica-metal. La configuración de la porosidad.