Cuando se someten los materiales a condiciones extremas, como temperaturas por debajo de los cero grados cent\u00edgrados, estos pueden comportarse con caracter\u00edsticas sorprendentes. Algunos materiales en temperaturas considerablemente bajas se convierten en superconductores.<\/p>\n
Dentro de las investigaciones cient\u00edficas en temas de nuevos materiales, se encuentran los superconductores, que en condiciones de temperatura muy baja (por ejemplo, -140 \u00b0C) presentan efectos como levitaci\u00f3n magn\u00e9tica y conducci\u00f3n de cargas el\u00e9ctricas sin resistencia alguna, es por esto que los llaman superconductores.<\/p>\n
La superconductividad es uno de los descubrimientos cient\u00edficos m\u00e1s fascinantes del siglo XX. Probablemente formen parte de las innovaciones que permitir\u00e1n cambiar la forma de vivir de la humanidad.<\/p>\n
Un superconductor est\u00e1 definido por dos propiedades. La primera es la resistencia el\u00e9ctrica nula y la segunda es la expulsi\u00f3n de un campo magn\u00e9tico desde el interior del superconductor.<\/p>\n
Recordemos que los metales son materiales que conducen adecuadamente el calor y la electricidad, por eso cuando una corriente el\u00e9ctrica circula a trav\u00e9s de ellos se calientan. Este fen\u00f3meno se llama efecto Joule y se debe a que los metales presentan cierta resistencia el\u00e9ctrica en su interior. Sin embargo, en un material en estado superconductor, esto no ocurre. Al contrario, ya no se presenta resistencia alguna al paso de la corriente el\u00e9ctrica evitando el calentamiento, y por consiguiente, la p\u00e9rdida de energ\u00eda al transportar la electricidad.<\/p>\n
Se le llama superconductividad porque la resistencia el\u00e9ctrica desaparece. Son varios los metales de la tabla peri\u00f3dica que se convierten en superconductores al enfriarse. De hecho, algunos buenos conductores como la plata, el oro y el cobre, pueden llegar a ser superconductores a temperaturas extremadamente bajas. En cambio, el plomo, esta\u00f1o, indio y otros metales se vuelven superconductores a temperaturas menos bajas. Es un fen\u00f3meno que se debe controlar con sumo cuidado; tambi\u00e9n existen distintos tipos de superconductores, se clasifican de acuerdo con la reacci\u00f3n que tienen si se les aplica un campo magn\u00e9tico.<\/p>\n
Los materiales que son superconductores pueden ser elementos puros, el plomo por ejemplo, compuestos org\u00e1nicos-fulerenos o nanotubos-, cer\u00e1micas (como el diboruro de magnesio) o aleaciones (niobio-titanio).<\/p>\n
Adem\u00e1s de no presentar resistencia a la corriente el\u00e9ctrica, los superconductores presentan otro fen\u00f3meno importante: la levitaci\u00f3n magn\u00e9tica, tambi\u00e9n llamada levitaci\u00f3n cu\u00e1ntica.<\/p>\n
Esta propiedad se debe a la capacidad para apantallar un campo magn\u00e9tico que se presenta en las mismas condiciones extremas. En otras palabras, si enfriamos el superconductor por debajo de su temperatura cr\u00edtica (temperatura baja a la cual el material presenta superconductividad) y lo colocamos en presencia de un campo magn\u00e9tico, este crea corrientes capaces de generar un campo magn\u00e9tico opuesto. A esto se le conoce como efecto Meissner.<\/p>\n
La gama de aplicaciones de los superconductores es muy amplia, pero abarca esencialmente tres tipos: la generaci\u00f3n de campos magn\u00e9ticos intensos, la fabricaci\u00f3n de cables de conducci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica y la electr\u00f3nica. Dentro del primer tipo tenemos aplicaciones tan espectaculares como la fabricaci\u00f3n de sistemas de transporte masivo que levitan, esto es, trenes que flotan sobre sus rieles sin generar fricci\u00f3n con ellos.<\/p>\n
Este tipo de transporte se le conoce como tren magn\u00e9tico Maglev (Magneticlly Levitated), y es sin duda un avance de la ingenier\u00eda. Un tren de levitaci\u00f3n magn\u00e9tica es un veh\u00edculo que viaja suspendido sobre el carril y que se desliza a lo largo del mismo. Algunos trenes viajan 1 cm por encima de la v\u00eda y otros pueden levitar hasta 15 cm. Pueden conseguir en vac\u00edo la velocidad de 6,400 km\/h, pero debido al rozamiento del aire la velocidad registrada hasta ahora es de 581 km\/h, aunque se sabe que pueden alcanzar los 650 km\/h.<\/p>\n
En Jap\u00f3n, fabricaron un prototipo de tren basado en levitaci\u00f3n con superconductores y que ha podido alcanzar los 550 km\/h.<\/p>\n
Las aplicaciones se basan principalmente en su capacidad de soportar grandes corrientes sin que se destruya el estado superconductor, es por eso que se vuelven buenas opciones de generadores para producir campos magn\u00e9ticos muy intensos.<\/p>\n
Un ejemplo de la aplicaci\u00f3n de los campos magn\u00e9ticos que se logran son los equipos de resonancia magn\u00e9tica. Con los superconductores se pueden construir bobinas que genera campos magn\u00e9ticos muy intensos como los que se utilizan en sistemas de tomograf\u00eda digital computarizada, estos aparatos que se usan en hospitales cuentan con bobinas superconductoras para generar los campos magn\u00e9ticos que producen las im\u00e1genes de los \u00f3rganos del cuerpo como el cerebro.<\/p>\n
En los dispositivos electr\u00f3nicos tambi\u00e9n podemos encontrar superconductores, entre ellos destacan los Dispositivos superconductores de interferencia cu\u00e1ntica (SQUIDS, por sus siglas en ingl\u00e9s), dispositivos que son detectores extremadamente sensibles de los cambios de intensidad del campo magn\u00e9tico. Sus usos abarcan: detecci\u00f3n precisa de las se\u00f1ales el\u00e9ctricas del cerebro y coraz\u00f3n, comprobaci\u00f3n no destructiva de tuber\u00edas y puentes, sensores geol\u00f3gicos para prospecciones petrol\u00edferas, equipos militares, entre otros.<\/p>\n
Otra aplicaci\u00f3n de la superconductividad semejante a los SQUIDS se encuentra en instrumentos de laboratorio que se usan para la detecci\u00f3n de campos magn\u00e9ticos muy peque\u00f1os.<\/p>\n
Adem\u00e1s, los superconductores permiten conducir corriente el\u00e9ctrica sin p\u00e9rdidas, por lo que pueden transportar densidades de corriente 2,000 veces mayores de lo que transporta un cable de cobre. Una aplicaci\u00f3n hipot\u00e9tica es contar con generadores, l\u00edneas de transmisi\u00f3n y transformadores basados en superconductores, de tal manera que obtendr\u00edamos un gran aumento en la eficiencia, con beneficios medioambientales gracias al ahorro de combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n
Los laboratorios acad\u00e9micos siguen esforz\u00e1ndose por encontrar condiciones ideales para tener aplicaciones m\u00e1s pr\u00e1cticas, por ejemplo, el desarrollo de materiales superconductores para aplicaciones el\u00e9ctricas.<\/p>\n
La limitante sigue siendo encontrar materiales que tengan propiedades superconductoras a temperaturas m\u00e1s elevadas, pues los materiales superconductores que conocemos cambian sus propiedades el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas a muy bajas temperaturas.<\/p>\n
Es real que a\u00fan se tienen diversos retos que superar para poder aplicar ampliamente los superconductores en la industria e ingenier\u00eda, porque son diversos los par\u00e1metros que se deben controlar. Sobre todo porque las propiedades superconductoras se manifiestan en condiciones de presi\u00f3n y temperaturas muy espec\u00edficas.<\/p>\n
Los superconductores ya se usan en m\u00faltiples aplicaciones y se prev\u00e9 que desempe\u00f1en un papel fundamental en las tecnolog\u00edas de un futuro cercano, en campos tales como la energ\u00eda, medio ambiente, transporte, nanotecnolog\u00eda y salud.<\/p>\n
El reto es encontrar materiales que tengan propiedades superconductoras a temperaturas m\u00e1s elevadas para ampliar esas aplicaciones. Es por eso que las investigaciones siguen vigentes.<\/p>\n