Superconductividad

Superconductividad y sus aplicaciones
Introducción
El descubrimiento de la superconductividad se llevó a cabo en el año de 1908, cuando el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes logró enfriar el helio hasta el punto de su licuefacción, a una temperatura cercana al cero absoluto (-273 °C). Esto permitió observar fenómenos desconocidos hasta entonces como es la superconductividad, que Onnesdemostró por primera vez en 1911.
Onnes descubrió la superconductividad experimentando con el mercurio, esto fue posible porque la licuación del helio permitió enfriar los materiales a temperaturas próximas al cero absoluto (-273°C), para lograr estas bajas temperaturas es necesario poner las muestras en contacto con helio líquido.


Heike Kamerlingh Onnes


Superconductividad
Lasuperconductividad es la propiedad que tienen algunos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.
A medida que se disminuye la temperatura de un conductor metálico disminuye también su resistencia eléctrica. La resistencia de un superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperaturacrítica.
La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores fuertemente dopados. La superconductividad no ocurre en metales nobles como el oro y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.
Propiedades
Las principales propiedades de los superconductoresson el efecto Meissner, la densidad de corriente y el efecto Josephson.
Efecto Meissner
Fue descubierto en 1933 y lo que ocurre es que cuando un superconductor se refrigera por debajo de su temperatura crítica en un campo magnético, el campo rodea al superconductor, pero no penetra en él.

Por la capacidad de un superconductor para repeler un campo o flujo magnético, se pueden clasificar losen dos tipos. Los superconductores de tipo I que son simples metales puros, tales como el plomo o el estaño. Estos repelen el campo magnético hasta que alcanza una determinada intensidad. Los superconductores de tipo II que son aleaciones de metales de transición. En estos existe un segundo campo crítico más intenso que el primero.
Densidad de corriente
La cantidad de corriente que unsuperconductor puede soportar manteniendo nula su resistencia se denomina densidad de corriente, la cual se mide en amperios por unidad de área.
Efecto Josephson
Está basado en otro fenómeno llamado efecto túnel, lo que se hace es unir entre sí las caras externas de dos superconductores y se mide la corriente que pasa a través de la unión. Este efecto puede emplearse en circuitos de computadores, y paradetectar campos magnéticos muy débiles.


Materiales conductores
Para lograr bajas temperaturas era necesario poner las muestras en contacto con helio líquido, el cual es un elemento difícil de obtener pues requiere de procesos complicados y costosos para mantenerlo en su fase líquida. Debido a esto se buscaron aleaciones que alcanzaran la fase superconductora a temperaturas más elevadas, paraello los científicos, intentaron subir ligeramente la temperatura crítica mezclando compuestos para formar aleaciones superconductoras. En las siguinetes tablas aparecen algunas sustancias y aleaciones superconductoras así como su temperatura crítica.

Ahora los nuevos materiales superconductores no son aleaciones metálicas sino cerámicas las cuales tienen temperaturas críticas máselevadas que van desde los 15 °K hasta los 133 °K. En la gráfica aparece el año del descubrimiento de los superconductores y su temperatura crítica.

Aplicaciones
Actualmente en países como Japón y Estados Unidos se desarrollan investigaciones sobre la tecnología de superconductores, entre los proyectos se puede mencionar los trenes MagLev (trenes de levitación magnética), el desarrollo de...