¿Qué es un superconductor ambiental y por qué tanto rumor sobre LK?

La superconductividad está teniendo un momento. El concepto de desarrollar técnicas para transportar electricidad sin resistencia es tentador porque tiene el potencial de revolucionar la industria energética, reducir el desperdicio, reducir las facturas y ayudar a frenar el calentamiento global. Pero hasta ahora la superconductividad sólo se ha logrado a temperaturas extremas, como -269 °C (-452 °F), o presión, lo que limita su uso a un puñado de aplicaciones costosas, como los escáneres de resonancia magnética de los hospitales. Es por eso que las afirmaciones de este año sobre un gran avance en el descubrimiento de la primera tecnología superconductora a temperatura ambiente atrajeron la atención del mundo y provocaron aumentos en ciertas acciones coreanas y chinas. Algunos científicos expresaron serias dudas sobre el superconductor LK-99 pero, debido a su potencial para transformar la vida tal como la conocemos, el concepto se ha convertido en una obsesión para todos, desde investigadores respetados hasta streamers de Twitch y celebridades de TikTok.

1. ¿Qué es un superconductor?

Las propiedades temperamentales de la electricidad han fascinado a personas como Benjamin Franklin y Nicola Tesla. En circunstancias normales, es difícil enviar electricidad de un lugar a otro porque los electrones chocan entre sí, generando calor y reduciendo la potencia. Los superconductores son materiales que conducen electricidad con una resistencia casi nula, bajo ciertas condiciones. Actualmente se sabe que exhiben tales propiedades sólo bajo enfriamiento extremo o presión extrema. En 1911, Mercurio se convirtió en el primer material descubierto en tener esta propiedad. Desde entonces, se ha descubierto que las aleaciones metálicas, las cerámicas y otros materiales conducen la electricidad con una resistencia casi nula, pero sólo cuando están sobreenfriados.

2. ¿Qué es un superconductor a temperatura ambiente y por qué es importante?

Un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiente puede conducir electricidad sin resistencia y sin tener que enfriarse hasta casi el cero absoluto ni requerir una presión inmensa. Crear y ampliar este material podría revolucionar el transporte de electricidad y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero: la energía solar o eólica renovable podría enviarse a grandes distancias sin pérdidas significativas, por ejemplo. Podrían aumentar drásticamente la viabilidad de cualquier cosa que utilice electromagnetismo y acelerar el desarrollo de un reactor de fusión comercialmente viable. La revista Science lo ha denominado “uno de los objetivos más buscados en toda la ciencia de los materiales y la física de la materia condensada”.

3. ¿Para qué se utilizan actualmente los superconductores?

Se utilizan para fabricar electroimanes potentes y más eficientes, que pueden usarse para fabricar bobinas en algunas máquinas de resonancia magnética (MRI), lo que permite a los médicos examinar los tejidos blandos. En Japón se utilizan imanes superconductores para elevar trenes sobre rieles mediante levitación magnética, eliminando la fricción. Estos imanes superconductores también son clave para los aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, así como para la investigación de la fusión nuclear. Las computadoras cuánticas, como las que están construyendo Microsoft Corp. y Google de Alphabet Inc., también dependen de superconductores.

4. ¿Qué hace que la superconductividad sea tan difícil?

Gran parte de la investigación sobre superconductores se centró en teorías sobre lo que sucede dentro de los materiales cuando se enfrían radicalmente. Recientemente, los científicos han utilizado modelos computacionales para identificar posibles disposiciones de átomos y propiedades químicas de materiales que podrían crear superconductores que funcionen en diferentes condiciones. Pero sigue habiendo un inmenso número de combinaciones posibles que requerirían pruebas.

5. ¿Cuál es el nuevo reclamo?

Dos artículos de científicos de materiales del Centro de Investigación de Energía Cuántica y del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología, ambos en Seúl, afirmaban haber sintetizado un material superconductor a temperatura ambiente “por primera vez en el mundo”. El compuesto, al que han llamado LK-99, está formado por plomo, fósforo y oxígeno. Los investigadores afirman haber demostrado la superconductividad de LK-99 al demostrar cómo responde el material cuando la electricidad pasa a través de él o cuando se expone a campos magnéticos, todo ello sin enfriar el material ni ponerlo bajo presión. Los artículos se compartieron antes de su publicación, lo que significa que el trabajo no había sido revisado por pares expertos. Sin embargo, los artículos estimularon a investigadores y laboratorios de todo el mundo a intentar replicar los resultados. Al menos una persona transmitió en vivo sus esfuerzos en Twitch.

6. ¿Qué dicen otros científicos?

La noticia de la investigación fue recibida con una mezcla de entusiasmo y escepticismo. Dos equipos de investigación independientes, uno en India y otro en China, afirmaron haber recreado LK-99 y confirmaron la estructura alineada con el artículo original, pero ninguno encontró evidencia de superconductividad. En otro laboratorio de China se ha informado de una muestra levitando de LK-99, pero eso tampoco prueba necesariamente la superconductividad. La investigación sobre las propiedades de LK-99 realizada por Sinead Griffin en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley encontró que la superconductividad era una explicación para los resultados, pero que "una gran cantidad de otros fenómenos como transiciones de aislantes metálicos, ondas de densidad de carga" y otros podrían explicar los resultados. . El material parece al menos inusual y los investigadores continúan investigando sus propiedades.

7. ¿Es esta la primera afirmación de este tipo?

No, la última afirmación sobre la producción de un superconductor a temperatura ambiente se publicó en la revista Nature en marzo de 2023. Ese artículo fue recibido con cierto escepticismo porque su autor publicó un artículo de 2020 en la misma revista afirmando el mismo avance, del que Nature se retractó en 2022. Se han hecho afirmaciones de superconductividad a temperatura ambiente sobre otros materiales, pero estas afirmaciones han requerido una presión enorme o no han sido corroboradas por otros investigadores.

--Con la ayuda de Eamon Akil Farhat y Sarah Frier.

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