Superconductividad

MATERIALES SUPERCONDUCTORES: APLICACIONES

Introducción
Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir la corriente eléctrica con resistencia y pérdida de energía nulas en determinadas condiciones.
También es denominado como un estado de la materia, en el cual no existe resistencia eléctrica.
Otra propiedad de los superconductores es sucomportamiento frente a los campos magnéticos denominado efecto Meissner. Esta propiedad consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético, en el interior de un material superconductor. Este fenómeno es el responsable de que un pequeño disco de material superconductor flote libremente en el aire por encima de un imán.

En la actualidad no se conoce ningún caso de materialsuperconductor cuya temperatura crítica sea superior a los 185K, unos -88ºC, a presión ambiente. Debido a las bajas temperaturas que se necesitan, estos materiales se suelen enfriar con helio líquido y posteriormente con nitrógeno líquido. No obstante, no es suficiente con enfriar, también es necesario no exceder una corriente ni un campo crítico.

Historia
En 1911 Heike Kamerlingh Onnes observó que laresistencia eléctrica del mercurio desaparecía bruscamente al enfriarse a 4 K (-269ºC), cuando lo que se esperaba era que disminuyera gradualmente hasta el cero absoluto. Gracias a su descubrimiento recibió el premio Nobel de física.
A partir de entonces se han encontrado otros muchos materiales (el niobio, vanadio, plomo, y sus aleaciones son buenos ejemplos). El efecto de lasuperconductividad parece ser un efecto reversible al que se podría imaginar, es decir, en general este efecto es exhibido por metales que son relativamente malos conductores a temperatura ambiente.
En 1913 se descubre que un campo magnético suficientemente grande también destruye el estado superconductor, descubriéndose tres años después la existencia de una corriente eléctrica crítica, que sobrepasando esta, elmaterial deja de ser superconductor.
En 1933 Walther Meissner y R. Ochsenfeld descubrieron el efecto Meissner, nombrado anteriormente.
Pero no fue hasta 1957 cuando se pudo conocer el origen del fenómeno, al menos hasta lo que ahora conocemos como superconductores. Esta teoría la establecieron J.Bardeen, L.Cooper y R.Schrieffer, y se conoce como la teoría BCS, en su honor. A estos trescientíficos se les otorgó el premio Nobel de Física en 1972. La teoría BCS se basa en la existencia de los llamados pares de Cooper, que son parejas de electrones ligados entre sí y que se forman, por la interacción atractiva de dos electrones inducida por un fonón (modo cuantizado de vibración que se encuentra en las redes cristalina de los sólidos).
Aunque ya se sabe con certeza que en estosmateriales existen los pares de Cooper, que son los responsables del estado superconductor, todavía no se conoce con certeza el mecanismo de su formación.
En 1986, se produce el hallazgo de los materiales superconductores cerámicos que su temperatura crítica es de 77 K (-196 ºC), lo que significa una gran simplificación en la construcción de los aparatos que empleaban el fenómeno de lasuperconductividad, ya que las temperaturas de transición más altas conocidas anteriormente era de 23 K.
En 1993 se consiguió el record de materiales conductores con una temperatura crítica más elevada. Esta temperatura es de 133K. Numerosos trabajos continúan centrándose en tratar de incrementar la Tc, con la esperanza de que tenga lugar algún descubrimiento que pueda acelerar la proximidad del metal final:conseguir un material superconductor a temperatura ambiente.

Tipos de Superconductores
Los superconductores metálicos se clasifican, según su comportamiento frente al campo magnético aplicado, como superconductores de tipo I y de tipo II:
Los superconductores de tipo I, también conocidos como superconductores blandos. Son materiales que pasan al estado de superconducción con una temperatura y...