superconductividad

Elaboraci´
on de una pastilla superconductora
Y1Ba2Cu3O7−δ
Rodrigo Felipe Elizarrar´as
Laboratorio de F´ısica Conteporanea, Facultad de Ciencias, U.N.A.M.
9 de septiembre del 2014

Abstract
El objetivo de esta pr´
actica es elaborar una pastilla superconductora cer´amica policristalina de Y1 Ba2 Cu3 O7−δ (llamada comunmente 123) a partir de los componentes:
´oxido de cobre (CuO), ´oxido de ytrio (Y2 O3 ) y carbonato de bario (BaCO3 ), comprobando la supercondutividad a traves de efecto Meissner.

1

Introducci´
on

1.1

Superconductividad

La superconductividad comenz´o en 1911, cuando el f´ısico holand´es Heike Kammerling Onnes
desarroll´o las primeras t´ecnicas criog´enicas para enfriar muestras de materiales hasta algunos
grados por encima del cero absoluto.Fue el primero que consigui´o llevar el helio por debajo
de su punto de licuefacci´on (4.2 K). En aquellas ´epocas se sabia que los metales tienen una
resistividad que disminuye de manera pr´acticamente lineal con la temperatura hasta unos 20 K.
Kamerlingh Onnes se di´o cuenta muy pronto de que a una temperatura de 4.2 K, el mercurio
pasaba bruscamente a un estado en el que no ofrec´ıaresistividad alguna al paso de la corriente
el´ectrica. Kamerlingh Onnes hab´ıa descubierto la superconductividad. Poco despu´es se observ´o
que la misma transici´on al estado de superconductor se produc´ıa en otros metales,como el plomo
o el niobio, a temperaturas cr´ıticas (temperatura a partir de la cual se vuelve superconductor)
ligeramente mas altas. En todos los casos la temperatura que serequer´ıa era s´olo un poco
mayor que la del cero absoluto.
Figure 1: Tabla
donde se enlistan
algunos
de
los
m´
as
importantes
superconductores,
su fecha de descubrimiento y su
temperatura cr´ıtica
(imagen tomada de
la referencia [1])

1

1.2

Efecto Meissner

En 1933, W. Meissner y R. Ochsenfeld encontraron que si un superconductor es enfriado por
debajo de su temperaturacr´ıtica y es colocado dentro de un campo magnetico ,entonces las
lıneas de induccion son expulasadas de la muestra, es decir el campo de induci´on magn´etica
dentro del material es cero o dicho de otra manera, se convierte en un diamagn´etico perfeccto.
El efecto Meissner genera el efecto m´as ic´onico de los superconductores, un iman que levita
sobre un superconductor, a pesar de ello, se hanencontrado supeconductores que no repelen
del todo el campo de inducci´on magn´etica.
Figure 2:

Esquema representativo
donde se muestran las lineas de inducci´
on
magn´
etica en interacion con un material superconductor (derecha) y un maerial permeable a dicho campo (izquierda)(imagen
tomada de www.natural-law-party.org.uk el
29/09/2014)

2

Procedimiento de elaboraci´
on

Para elaborareste superconductor se utilizan 3 elemetos b´asicos [Figura 4]: o´xido de cobre
(CuO) el cual tiene un color gris y una concistencia parecida a cenizas, ´oxido de ytrio (Y2 O3 )
el cual tiene conistencia de talco y un color blanco, y carbonato de bario (BaCO3 ) que tiene
concistencia de peque˜
nos grumos de color blanco.

Figure 3:

Imagen del o
´xido
de ytrio (izquierda), ´
oxido decobre (centro) y carbonato de
bario (derecha)

Estos son necesarios en proporciones m´asicas de .1513 para o´xido de ytrio, .5289 del carbonato
de bario y el resto en oxido de cobre, por ejemplo, para crear una muestra de 1.5 gramos,
necesitamos 0.2269 gramos de ´oxido de ytrio, 0.7933 gramos de carbonato de bario y 0.4797
gramos de ´oxido de cobre o para una muestra de 1 gramo necesitamos0.1513, 0.5289 y 0.3198
de ytrio, bario y cobre respectivamente.
El primer paso consiste en deshidratar los componentes que se van a usar (se recomienda
componentes suficientes para una muestra de 1.5 gramos), esto se hace porque los componentes
son hidrosc´opicos, es decir, absorben agua. Para deshidratarlos se deben dejar durante 1 hora
a 150 C.
Ya deshidratados, se vuelven a pesar...