Supercondutividade

Supercondutividade é a característica intrínseca de certos materiais, cando arrefrían a temperaturas extremadamente baixas, para conducir corrente sen resistencia nin perdas. Esta propiedade foi descuberta en 1911 polo físico holandés Heike Kamerlingh-Onnes, cando observou que a resistencia eléctrica do mercurio desaparecía cando arrefriaba a 4 K (-452 °F). A supercondutividade existe só baixo a temperatura crítica, a corrente crítica ou o campo magnético crítico.

Un imán que levita por riba dun supercondutor de alta temperatura, arrefriado con nitróxeno líquido. Pola superficie do supercondutor flúe unha corrente eléctrica persistente que actúa para excluír o campo magnético do imán (lei de indución de Faraday). Esta corrente forma efectivamente un electroimán que repele o imán.

Vídeo do efecto Meissner nun supercondutor de alta temperatura cun imán NdFeB (metálico)

Superconductor de alta temperatura levitando sobre un imán

Características

Este fenómeno físico presentase en certas substancias, como metais ou cerámicas especiais, caracterizado pola diminución da resistencia eléctrica a temperaturas moi baixas. Con iso a corrente eléctrica pode fluír polo material sen perda de enerxía. Teoricamente, a supercondutividade permitiría o uso máis eficiente da enerxía eléctrica, pois evitaría as perdas de enerxía nos cabos de condución. O fenómeno xorde despois dunha determinada temperatura de transición, que varía de acordo co material utilizado.

Sección dun típico cable superconductor.

Tren xaponés MLX01-01

Supercondutividade

O holandés Heike Kamerlingh-Onnes fixo a demostración da supercondutividade na Universidade de Leiden, en 1911. Para producir a temperatura necesaria, usou helio líquido. O material é mercurio, por baixo de 4,2º K (-268,8 °C).

Ata 1986, a temperatura máis elevada á que un material se comporta como supercondutor é presentada por un composto de xermanio-niobio; temperatura de transición: 23,2º K (ou -249,8 °C). Para iso tamén se usa helio líquido, material caro e pouco eficiente, o que impide o seu uso en tecnoloxías que procuren explotar o fenómeno.

A partir de 1986, varias descubertas mostran que certas cerámicas feitas con óxidos de certos elementos, como bario ou lantanio, tórnanse supercondutoras a temperaturas ben máis altas, que permitirían usar como refrixerante o nitróxeno líquido, a unha temperatura de 77º K (-196 °C). Os supercondutores de alta temperatura renovaron o interese polo estudo e a posible comercialización a grande escala, permitindo novas perspectivas de mellora nos materiais existentes e no potencial de enxeñaría na creación de novos materiais supercondutores próximos á temperatura ambiente. Se algún día se produce o descubrimento dun supercondutor a temperatura ambiente, o seu impacto na tecnoloxía será enorme.

En 2008, Hideo Hosono e os seus colegas do Instituto Tecnolóxico de Tokio descubriron unha familia de supercondutores a base de ferro, LaO1-xFxFeAs, que chega á fase supercondutora a unha temperatura inferior a 26 K e, posteriormente, substituíu o lantano por samario elevando a súa temperatura crítica a 55 K.

En 2015, as medicións demostraron que o sulfuro de hidróxeno é supercondutor a uns 200 Kelvins, aproximadamente 40 K máis que calquera outro material coñecido ata a data.

Aplicacións

As aplicacións son varias, aínda que non teñan revolucionado aínda a electrónica ou a electricidade, como se prevía polos entusiastas. Teñen sido usados en investigacións para criar electroimáns capaces de xerar grandes campos magnéticos sen perda de enerxía ou en equipamentos que meden a corrente eléctrica con precisión. Poden ter aplicacións en computadores máis rápidos, reactores de fusión nuclear con enerxía practicamente ilimitada, trens que levitan e a diminución na perda de enerxía eléctrica nas transmisións, e na produción de super-imáns, para implantar en unidades de resonancia magnética, producindo imaxes de órganos de alta calidade sen necesidade de expor ás persoas a radiacións nocivas.

Véxase tamén

• Física
• Electromagnetismo
• Imáns
• Lev Landau

Ligazóns externas

• Instituto Newton C. Braga - Supercondutores.
• Propriedades, pescudas, aplicacións, vídeos, xogos... ^{[Ligazón morta]}
• Vídeos
• Introdución á superconductividade
• Series de videos, incluíndo entrevistas con expertos
• Supercondutividade na vida cotiá. Exposición interactivaArquivado 05 de decembro de 2005 en Wayback Machine.
• Superconductivity News Update
• Semanario Superconductorweek
• Levitacion magnética
• DoITPoMS Material didáctico