Investigadores liderados por la Universidad de Houston establecieron un nuevo récord mundial al lograr superconductividad a -122,15 grados Celsius (-187,87 grados Fahrenheit) bajo presión ambiente, según un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. El logro supera en más de 20 grados Celsius el récord anterior de -140,15 grados Celsius, que se mantenía desde 1993.

"Este es un paso importante hacia superconductores prácticos que operen a temperatura ambiente y presión", dijo Hua Zhou, físico del Laboratorio Nacional Argonne en Estados Unidos. "Con este material aún superconductor a presión normal, los científicos pueden estudiarlo con instrumentos ampliamente disponibles y comenzar a desarrollar tecnologías que funcionen bajo condiciones cotidianas", agregó Zhou según la fuente.

Los materiales superconductores, que pueden conducir electricidad sin resistencia, tienen el potencial de revolucionar la electrónica. Sin embargo, tradicionalmente han requerido condiciones extremas para funcionar: temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15 grados Celsius) o presiones extraordinariamente altas. Estas limitaciones han impedido su aplicación práctica en dispositivos cotidianos como vehículos eléctricos de recarga instantánea, ya que requerirían equipar los automóviles con congeladores criogénicos o celdas de yunque de diamante.

El material utilizado en el experimento es un superconductor de cuprato conocido como Hg1223, compuesto por capas de óxido de cobre intercaladas con óxidos de mercurio, bario y calcio. Esta formulación particular ha mantenido el récord de superconductor de mayor temperatura bajo presión ambiente desde 1993, según la fuente.

Para mejorar el rendimiento del material, los investigadores aplicaron un protocolo conocido como "enfriamiento rápido bajo presión". Primero, el Hg1223 fue comprimido en una celda de yunque de diamante a presiones de hasta 30 gigapascales, casi 300.000 veces mayor que la presión atmosférica al nivel del mar. Posteriormente, esa presión fue liberada muy rápidamente, lo que provoca que el material entre en un estado metaestable, una condición que preserva parte de sus propiedades cuánticas sin necesidad de mantener la presión extrema.

Los diamantes son un ejemplo conocido de material metaestable: son carbono expuesto a presión extrema en el interior de la Tierra, pero mantienen su nueva estructura incluso después de ser extraídos a la superficie, según explica la fuente.

Cuando los materiales son sometidos a altas presiones, los átomos son literalmente comprimidos más cerca unos de otros para formar nuevos arreglos. Liberar la presión lentamente permite que los átomos se relajen de vuelta a su estructura normal, pero una liberación rápida desencadena la formación de pequeños defectos en el material. Son precisamente estos defectos los que parecen mantener al Hg1223 superconductor a temperaturas más altas, incluso cuando la presión regresa a niveles ambientales, según la investigación.

Las propiedades superconductoras del material fueron confirmadas mediante análisis con la Fuente Avanzada de Fotones (APS, por sus siglas en inglés), un potente láser de rayos X en Argonne que puede monitorear con precisión variaciones microscópicas en un material, según la fuente.

El Hg1223 no es el superconductor más cálido jamás creado. Ese honor corresponde a una muestra de decahidruro de lantano, que permaneció superconductora hasta -13,15 grados Celsius, una temperatura alcanzable en un congelador doméstico. Sin embargo, ese material requiere presiones aplastantes de 190 gigapascales, comparables a las del núcleo exterior de la Tierra. Es una compensación que hace que los 30 gigapascales del Hg1223 parezcan relativamente moderados, según la fuente.

El nuevo récord ayuda a romper un estancamiento de décadas en la investigación de superconductores. La esperanza a largo plazo es que eventualmente no sea necesaria ninguna compensación: la superconductividad a temperatura ambiente y presión ambiente podría tener beneficios masivos para el almacenamiento y distribución de energía a escala de red eléctrica, vehículos eléctricos e incluso levitación, según la fuente.

Esas aplicaciones aún están muy lejos, pero cada nuevo paso acerca a la ciencia un poco más a ese objetivo, según concluye el estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.