Terra Quantum, una empresa líder en tecnología cuántica, ha publicado un artículo en la revista Advanced Quantum Technologies, presentando las primeras observaciones de superconductividad a temperatura ambiente. Este descubrimiento tiene el potencial de revolucionar diversos campos que dependen de la superconductividad.
La superconductividad, que permite el flujo de corriente eléctrica a través de conductores sin resistencia ni pérdida de energía, fue descubierta por primera vez en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes. Su observación de que la resistencia en un alambre de cobre desaparece cuando se coloca en helio líquido a una temperatura de 4.2 K le valió el Premio Nobel de Física en 1913. El descubrimiento de Kamerlingh Onnes abrió una nueva era en la historia humana.
Durante aproximadamente treinta años, los científicos entendieron que la superconductividad, caracterizada por el efecto Meissner, que es la expulsión total del campo magnético dentro de un superconductor, es un estado cuántico macroscópico. Este descubrimiento estimuló el desarrollo de la mecánica cuántica, que es la base de la ciencia actual y del conocimiento de la naturaleza. Sin embargo, los modelos de superconductividad predecían que sería difícil lograr la superconductividad por encima de una temperatura de aproximadamente 20 K.
Luego, el descubrimiento de la «superconductividad de alta temperatura» en 1986 por Georg Bednorz y Alex Müller (Premio Nobel en 1987), que se refiere a la superconductividad por encima de 77 K, planteó nuevos enigmas sin resolver hasta un estudio reciente realizado por un equipo liderado por la profesora Valeriia Vinokura, Directora Técnica de Terra Quantum, junto con Cristina Diamantini (Universidad de Perugia) y Carlo Trugenberger (SwissScientific Technologies).
Científicos, liderados por el profesor Vinokura y el profesor Yakov Kopelevich, en colaboración con investigadores de la Universidade Estadual de Campinas, la Universidad de Perugia y SwissScientific Technologies, han descubierto la superconductividad a temperatura ambiente. Lo que una vez se consideró un cuento fantástico ahora se ha convertido en realidad.
«Nuestro trabajo representa un descubrimiento experimental que la humanidad ha estado esperando desde las primeras observaciones de superconductividad en mercurio hace aproximadamente cien años», dijo el profesor Valerii Vinokur.
«Este descubrimiento realizado por nuestro equipo científico en colaboración con socios del mundo de la ciencia y la industria abre la puerta a avances espectaculares en la tecnología de la superconductividad. La superconductividad a temperatura ambiente permitirá cambios revolucionarios en varios campos», dijo Markus Pflitsch, fundador y CEO de Terra Quantum. «Imagínense redes eléctricas casi libres de pérdidas de energía, lo que cambiará el enfoque de la transmisión de electricidad. En el sector de la salud, las nuevas tecnologías de resonancia magnética aumentarán la precisión del diagnóstico. El transporte se beneficiará de trenes magnéticos de alto rendimiento y eficiencia energética que operan a altas velocidades. La electrónica entrará en una nueva era de miniaturización y eficiencia energética».
«El emergente campo de la computación cuántica se beneficiará enormemente, ya que los qubits que actualmente solo operan a 10-20 mK ahora pueden funcionar a temperatura ambiente. Así, las cosas que antes se veían como sueños futuristas se han convertido en realidad», agregó el profesor Vinokur.
El grafito pirolítico es un tipo especial de grafito. El equipo de investigación de la Universidade Estadual de Campinas, liderado por el profesor Kopelevich, utilizó cinta adhesiva para separar este grafito en láminas delgadas. Estas láminas estaban cubiertas de arrugas paralelas densamente empacadas. La geometría de estas arrugas hace que los electrones formen estructuras que permiten el flujo de corriente superconductora a lo largo de las arrugas.
El mecanismo que conduce a la superconductividad a lo largo de defectos unidimensionales ha sido explicado por C. A. Trugenberger, M. C. Diamantini y V. M. Vinokura. Las fluctuaciones en estos defectos se pueden describir utilizando campos topológicos efectivos que facilitan la interacción de potencial atractivo entre los electrones en las gotas de defecto, lo que lleva a una condensación de Bose. El tamaño muy pequeño de estas gotas resulta en un estado fundamental altamente estable para los pares. Las gotas de condensado forman redes efectivas de uniones de Josephson en la superficie del grafito, que se congelan en un estado de metal de Bose topológico, manteniendo aún conductividad en los bordes creados por los defectos. Estos defectos experimentan típicamente saltos de fase cuánticos, que causan disipación. Sin embargo, debido a la conexión multidimensional con la superficie y el volumen del grafito, los saltos de fase son solo consejos de vórtice que fluyen a lo largo de la superficie. El movimiento de estos vórtices se ve suprimido debido a la muy baja resistencia al volumen, lo que hace que la disipación causada por los saltos de fase desaparezca. De esta manera, estos defectos se vuelven superconductores.
Preguntas frecuentes:
1. ¿Qué es la superconductividad?
La superconductividad es la capacidad de conducir corriente eléctrica a través de un material sin resistencia ni pérdida de energía.
2. ¿Quién descubrió la superconductividad?
La superconductividad fue descubierta por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes en 1911.
3. ¿Cuáles son las aplicaciones de la superconductividad?
La superconductividad tiene aplicaciones en diversos campos como la energía, la salud, el transporte y la electrónica.
4. ¿Qué es el efecto Meissner?
El efecto Meissner es la expulsión completa de un campo magnético del interior de un superconductor.
5. ¿Qué es la superconductividad de alta temperatura?
La superconductividad de alta temperatura se refiere a la superconductividad que ocurre a temperaturas superiores a 77 K (Kelvin).
6. ¿Cuáles son los posibles beneficios de descubrir la superconductividad a temperatura ambiente?
El descubrimiento de la superconductividad a temperatura ambiente tiene el potencial de llevar a cambios revolucionarios en las tecnologías de la energía, la salud, el transporte y la electrónica.
Definiciones:
Superconductividad: La capacidad de conducir corriente eléctrica a través de un material sin resistencia ni pérdida de energía.
Efecto Meissner: La expulsión completa de un campo magnético del interior de un superconductor.
Superconductividad de alta temperatura: Superconductividad que ocurre a temperaturas superiores a 77 K.
Enlaces propuestos:
Terra Quantum: Sitio web oficial de Terra Quantum.
Advanced Quantum Technologies: Revista donde se publicó el artículo.
Premio Nobel de Física en 1913: Información sobre el Premio Nobel otorgado a Heike Kamerlingh Onnes.
Universidad de Perugia: Sitio web de la Universidad de Perugia.
Universidade Estadual de Campinas: Sitio web de la Universidade Estadual de Campinas.
SwissScientific Technologies: Sitio web de SwissScientific Technologies.
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