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ESCENARIO
Paladio, clave para la nueva era de los superconductores
OILPRICE/MINING PRESS/ENERNEWS

En los últimos años, ha comenzado una nueva era de superconductividad con el descubrimiento de los niquelatos

24/05/2023

BRIAN WESTENHAUS

El problema es cómo podemos producir los mejores superconductores que sigan siendo superconductores incluso a las temperaturas y presiones ambientales más altas posibles. La Universidad Tecnológica de Viena, con la colaboración de Japón, muestra que existe una "zona de Ricitos de Oro" de superconductividad donde los materiales a base de paladio (palladates) podrían ser la solución.

Una nueva era de superconductores puede estar a punto de comenzar: en la década de 1980, muchos materiales superconductores (llamados cupratos) se basaban en cobre. Luego, se descubrieron los niquelados, un nuevo tipo de materiales superconductores a base de níquel.

Es una de las carreras más emocionantes de la física moderna. En los últimos años, ha comenzado una nueva era de superconductividad con el descubrimiento de los niquelatos. Estos superconductores se basan en el níquel, razón por la cual muchos científicos hablan de la "era del níquel de la investigación de la superconductividad". En muchos aspectos, los niquelatos son similares a los cupratos, que se basan en el cobre y se descubrieron en la década de 1980.

Ahora entra en juego una nueva clase de materiales. En una cooperación entre TU Wien y universidades en Japón, fue posible simular el comportamiento de varios materiales con mayor precisión en la computadora que antes. 

Hay una "zona de Ricitos de Oro" en la que la superconductividad funciona particularmente bien. Y a esta zona no se llega ni con níquel ni con cobre, sino con paladio. Esto podría marcar el comienzo de una nueva "era de palladates " en la investigación de la superconductividad.


LA BÚSQUEDA DE TEMPERATURAS DE TRANSICIÓN MÁS ALTAS
A temperaturas cálidas, los superconductores se comportan de manera muy similar a otros materiales conductores. 

Pero cuando se enfrían por debajo de cierta “temperatura crítica”, cambian drásticamente, su resistencia eléctrica desaparece por completo y de repente pueden conducir la electricidad sin pérdida alguna. Este límite, en el que un material cambia entre un estado superconductor y uno normalmente conductor, se denomina "temperatura crítica".

El profesor Karsten Held del Instituto de Física de TU Wien dijo: “Ahora hemos podido calcular esta “temperatura crítica” para una amplia gama de materiales. Con nuestro modelo en computadoras de alto rendimiento, pudimos predecir el diagrama de fase de la superconductividad del niquelato con un alto grado de precisión, como lo demostraron los experimentos más adelante”.

Muchos materiales se vuelven superconductores justo por encima del cero absoluto (-273,15 °C), mientras que otros conservan sus propiedades superconductoras incluso a temperaturas mucho más altas. Un superconductor que siga siendo superconductor a temperatura ambiente normal y presión atmosférica normal revolucionaría fundamentalmente la forma en que generamos, transportamos y usamos la electricidad.

Sin embargo, tal material aún no ha sido descubierto. Sin embargo, los superconductores de alta temperatura, incluidos los de la clase de cuprato, desempeñan un papel importante en la tecnología, por ejemplo, en la transmisión de grandes corrientes o en la producción de campos magnéticos extremadamente fuertes.


¿COBRE? ¿NÍQUEL? ¿O PALADIO?
La búsqueda de los mejores materiales superconductores posibles es difícil. Hay muchos elementos químicos diferentes que entran en cuestión. Puede juntarlos en diferentes estructuras, puede agregar pequeños rastros de otros elementos para optimizar la superconductividad.

Held señaló: "Para encontrar candidatos adecuados, debe comprender en un nivel físico cuántico cómo interactúan los electrones entre sí en el material".

Esto mostró que existe un óptimo para la fuerza de interacción de los electrones. La interacción debe ser fuerte, pero tampoco demasiado fuerte. Hay una "zona dorada" en el medio que permite alcanzar las temperaturas de transición más altas.


PALLADATES COMO SOLUCIÓN ÓPTIMA
Esta zona dorada de interacción media no se puede alcanzar ni con cupratos ni con niquelatos, pero se puede dar en el blanco con un nuevo tipo de material: los llamados palladatos.

"El paladio está directamente una línea debajo del níquel en la tabla periódica. Las propiedades son similares, pero los electrones están, en promedio, algo más alejados del núcleo atómico y entre sí, por lo que la interacción electrónica es más débil”, explicó Held

Los cálculos del modelo muestran cómo lograr temperaturas de transición óptimas para los datos de paladio. 

“Los resultados computacionales son muy prometedores. Esperamos que ahora podamos usarlos para iniciar una investigación experimental. Si tenemos una clase adicional de materiales completamente nueva disponible con palladatos para comprender mejor la superconductividad y crear superconductores aún mejores, esto podría impulsar todo el campo de investigación”, agregó. 

Esto parece ser una muy buena noticia. Revela que la comprensión de lo que sucede cuando se produce la superconductividad está mejorando mucho. Ahí está el camino hacia un futuro superconducido.

El problema que se avecina es que el paladio no es un elemento de bajo costo. Tampoco se conocen grandes reservas. Cabe tener en cuenta que la demanda tampoco se ha medido en millones de toneladas. Entonces, cómo funciona este asunto no es muy predecible todavía y podría pasar algún tiempo antes de que los buenos números estén fácilmente disponibles.

Es justo pensar que la superconductividad tendrá algún uso comercial algún día. La pregunta parece ser sobre las aplicaciones económicas.

Esto seguramente aumentará el interés en la metalurgia. La investigación de la superconductividad es todavía bastante joven. Los objetivos de diseño se están comprendiendo mejor. Seguramente habrá más progreso y los avances serán más frecuentes. Esta tecnología recién está comenzando.


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*La información y las opiniones aquí publicados no reflejan necesariamente la línea editorial de Mining Press y EnerNews

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