El superconductor LK-99 finalmente nos dejó con la miel en los labios. Con toda seguridad muchas de las personas que estáis leyendo este artículo recordaréis que a finales de julio de 2023 se produjo una noticia muy impactante: unos investigadores surcoreanos aseguraban haber encontrado una estructura de apatita de plomo dopada con cobre que adquiría la superconductividad con una temperatura crítica igual o superior a 400 kelvin (127 ºC) y a presión ambiental.
En aquel momento aquella noticia corrió como la pólvora. Y es que las aplicaciones de los superconductores son numerosas. Podemos encontrarlos en los reactores experimentales de fusión nuclear, en los trenes de levitación magnética, en las máquinas de resonancia magnética nuclear o en los aceleradores de partículas, entre otros ingenios de vanguardia. Cuando un material adquiere la propiedad de superconductividad consigue conducir la corriente eléctrica sin resistencia y sin que se produzca ningún tipo de pérdida de energía.
Suena muy bien, pero hay un problema: para que esta propiedad emerja es necesario someter al material candidato a una temperatura crítica extremadamente baja. Las bobinas que forman parte del motor magnético del reactor experimental de fusión nuclear JT-60SA, que está ubicado en Naka (Japón), han sido refrigeradas con éxito en las primeras pruebas para que alcancen 4,8 kelvin (-268 ºC). Y los imanes de niobio y estaño (o niobio y titanio) de ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) tendrán que ser enfriados con helio supercrítico para adquirir la ansiada superconductividad.
Este candidato pinta bien, pero aún hay algunos cabos sueltos
En agosto del año pasado, apenas un mes después de que el superconductor LK-99 viese la luz, se vertió un jarro de agua fría sobre todos los que seguíamos con expectación su pista. Numerosos laboratorios diseminados por todo el planeta estaban intentando replicar el experimento que habían llevado a cabo los investigadores surcoreanos. Dos de ellos eran los prestigiosos Laboratorio Nacional Argonne, en Estados Unidos, y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, en China. Y finalmente ninguno de ellos corroboró el experimento de Sukbae Lee, Ji-Hoon Kim y Young-Wan Kwon, los científicos surcoreanos.
Este derivado del LK-99 presumiblemente adquiere la superconductividad a 250 kelvin y presión ambiental
A pesar de este varapalo algunas instituciones científicas continuaron explorando esta prometedora línea de investigación. La Oficina de Investigación Naval de Estados Unidos entregó una ayuda de 100.000 dólares a un equipo científico de la Universidad Chapman (EEUU) con el propósito de financiar la investigación en elementos superconductores a temperatura ambiental. Sin embargo, el resultado más prometedor acaba de ver la luz en China. Y es que dos de los laboratorios que llevan varios meses intentando replicar el experimento de los científicos surcoreanos parecen haber tenido éxito.
Todavía es pronto para dar por bueno su resultado. Aún debe necesariamente ser replicado por otras instituciones científicas, aunque por el momento parece haber sido llevado a cabo con éxito por dos laboratorios diferentes en China. A priori es una señal clara que nos indica que merece la pena que nos lo tomemos en serio. En cualquier caso, estos científicos chinos han optado por ser cautelosos en el artículo científico en el que han dado a conocer su resultado. Presumiblemente lo que han logrado es obtener un material que adquiere la superconductividad a una temperatura de 250 kelvin (-23,15 ºC) y a presión ambiental. Estas son, precisamente, las cualidades que debe tener un superconductor a temperatura ambiental.
Este no es el primer material que adquiere la superconductividad en la órbita de los 250 kelvin. Sin embargo, sí es el primero que lo hace a presión ambiental. Y no cabe duda de que esta característica marca la diferencia. Como he mencionado unas líneas más arriba, estos investigadores chinos han preferido mantener la cautela al hablar en su artículo de "la presumible aparición de la superconductividad". En estas circunstancias no podemos dar por definitivas sus conclusiones hasta que su experimento sea replicado y respaldado por otros laboratorios científicos en las mismas condiciones ambientales.
Este prometedor derivado del LK-99 apuesta por una estructura de apatita de plomo dopada con cobre y azufre
En cualquier caso, hay una diferencia muy importante entre el LK-99 propuesto originalmente por los investigadores surcoreanos y la variante que han desarrollado estos científicos chinos: este último material apuesta por una estructura de apatita de plomo dopada con cobre y azufre. Este último elemento químico no estaba presente en el LK-99 original y presumiblemente es en cierta medida el responsable de sus peculiares propiedades fisicoquímicas. Interesante, ¿verdad?
Veremos qué sucede finalmente, pero es probable que tengamos más información a principios del próximo mes de marzo durante la celebración del American Physical Society's March Meeting 2024, uno de los congresos de física más importantes del mundo. Os seguiremos contando.
Imagen de portada: Julien Bobroff, Frederic Bouquet, Jeffrey Quilliam, LPS, CC BY-SA 3.0
Más información: arXiv | Christian Keil
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