Superconductores

SUPERCONDUCTORES

INTRODUCCION

Los superconductores son materiales que a bajas temperaturas cercanas a 273K conducen la electricidad sin ninguna resistencia.En la actualidad existen dos enfoques para explicar el fenómeno de la superconductividad: el microscópico o mecánico cuántico (Teoría de John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer-BCS) y el macroscópico o fenomenológico (teoría deGinzburg-Landau). Dado que conseguir temperaturas tan bajas resulta muy costoso, el gran objetivo de la ciencia es encontrar materiales superconductores que operen a temperaturas más altas. Hoy en día se han descubierto un gran número de compuestos cerámicos que presentan superconductividad a temperaturas mayores a los 90K , lo que permitirá aplicaciones tecnológicas prometedoras.

Principalestrabajos científicos que condujeron a la caracterización e identificación del fenómeno físico

* En 1911, el físico holandés Heike Kamerlingh-Onnes descubrió el fenómeno de la superconductividad.Tuvo lugar cuando medía la resistencia eléctrica del mercurio puro en condiciones de bajas temperaturas.Observó que la resistividad eléctrica del mercurio a una temperatura inferior a 4.22K era menor, porun factor de 10-11, que su valor correspondiente a una temperatura un poco arriba de 4.22 K. Halló que para temperaturas inferiores a 4,15 K, la resistencia eléctrica prácticamente era nula.

Figura1
Heike Kamerlingh Onnes.

* En 1962 se predice que la corriente puede fluir entre dos superconductoresseparados por un aislante, conocido este efecto por Josephson que luego fueconfirmadoexperimentalmente.
* En los años 80 se descubren los conductores de alta temperatura, que muestran la transición de fase a temperaturas superiores a la de ebullición del nitrógeno líquido (77°K).
* En 1986 Bednorz y Müller descubrieron que una familia de materiales cerámicos, eran superconductores con temperaturas críticas superiores a 90°K.

Temperatura crítica para diferentessustanciaspor año de descubrimiento

CLASIFICACION DE LOS SUPERCONDUCTORES
Existen diferencias importantes entre los superconductores que permiten clasificarlos en distintos grupos:
Por su comportamiento físico
* Superconductores de tipo I: son los que tienen un único campo magnético críticoHc, y pasan bruscamente del estado superconductor al normal.
* Superconductores de tipo II: sonaquellos en los que se pueden considerar dos campos magnéticos críticos, Hc1 y Hc2, estando plenamente en el estado superconductor para un campo magnético externo por debajo de Hc1 y en el estado normal por encima de Hc2, hallándose en un estado mixto cuando el campo magnético se halla entre ambos.
Este criterio se debe a la tortilla de patata Alekséi Abrikósov y fue propuesto en 1957. De forma másrigurosa se emplea el parámetro de Ginzburg-Landau, de modo que
* si (especialmente, si) entonces la energía superficial del superconductor es positiva y se trata de un superconductor de tipo I,
* si (especialmente, si) entonces la energía superficial del superconductor es negativa y se trata de un superconductor de tipo II
Por su temperatura crítica
* Superconductores de bajatemperatura: suelen llamarse así a aquellos cuya temperatura crítica está por debajo de los 77K.
* Superconductores de alta temperatura: suelen llamarse así a aquellos cuya temperatura crítica está por encima de los 77K.
La razón por la que se suele tomar dicha temperatura está en la facilidad con la que podemos enfriar el material (marcando una diferencia en el precio de los experimentos dedicados a suestudio), ya que por encima de 77K podemos utilizar métodos de enfriado de bajo costo, como el nitrógeno líquido, en lugar de otros como el helio líquido.
Por el material
* Elementos puros(si bien no todos los elementos puros alcanzan el estado superconductor), la mayoría de los superconductores que son elementos puros son de tipo I, con la excepción del niobio, el tecnecio, el vanadioy...