Cuatro imanes y un trozo de grafito: la clave para revolucionar la levitación magnética y los sensores cuánticos

La levitación magnética parece magia, pero es física pura y dura. Diferentes campos han estado investigando la levitación magnética estos últimos años, siendo el de los trenes un sector que puede sacar mucho partido a esta tecnología (que se lo digan a Japón o a China). Ahora, investigadores de Okinawa están experimentando con campos magnéticos que, sin energía externa, pueden hacer flotar un objeto durante largos periodos de tiempo sin ninguna intervención.

Y es algo crucial para el desarrollo de sensores cuánticos más asequibles.

Otra vez la levitación magnética. Estos términos son prácticamente una tendencia en ciertos ámbitos, y no es para menos. Ya hemos hablado de trenes que pueden ir a muchísima velocidad, pero también se puede aplicar a otros que circulen por vías tradicionales sin hacer ruido ni el característico traqueteo, en coches y hasta en ascensores. Es algo que aumenta la eficiencia, reduce la energía necesaria para mover el vehículo, es más cómodo y se produce una menor contaminación acústica.

No sólo trenes. Hay investigadores muy interesados en el desarrollo de tecnologías y aplicaciones basadas en la levitación magnética y, así, tenemos casos como el planteado por el ingeniero Hamdi Ucar para manipular objetos sin tocarlos o la levitación con la que los investigadores del instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST por sus siglas) están experimentando.

El objetivo de la levitación magnética es que un superconductor o un material diamagnético flote. Otro de los objetivos es que no pierda energía, siendo al movimiento descontrolado uno de los principales problemas a los que se enfrentan los investigadores.

Aislando el grafito. Resolviendo estos problemas se podrían crear sensores extremadamente precisos, y puede que el equipo de OIST haya dado con la clave al demostrar la levitación diamagnética pasiva de un elemento gracias a un aislante eléctrico. Si no tuviera este aislante, las fuerzas electromagnéticas amortiguarían el movimiento del objeto que flota, provocando su detención en cierto momento.

Para conseguir que el movimiento perdure durante más tiempo sin necesidad de aplicar energía externa, los investigadores recubrieron químicamente polvo de grafito con sílice aislante y una cera, creando una placa muy delgada con unas dimensiones de 1 x 1 centímetros. De este modo, han conseguido que esa plataforma flote sin perder energía durante un periodo prolongado, al no existir esa "fricción", sobre cuatro imanes cuyas caras superiores alternan entre los polos norte y sur.

¿Por qué es importante? Pues, en nuestra vida cotidiana y actualmente, lo cierto es que este hallazgo no es que vaya a cambiarnos nada, pero sí tiene su relevancia porque hay sensores que, gracias a la levitación magnética, presentan una sensibilidad extrema. Se trata de osciladores que tienen movimientos repetitivos y periódicos alrededor de un punto central, como puede ser un péndulo. Y en la física cuántica es crucial.

Con un sistema que sea más preciso, como el que presenta el equipo de OIST, se pueden conseguir sensores mejores para las unidades de investigación con física y máquinas cuánticas, empujando las barreras en este campo. Además, al ser algo pasivo sin necesidad de energía externa, se favorece el desarrollo de sensores cuánticos "comerciales" al necesitar menos elementos para funcionar.

Mirando al futuro. Sigue habiendo problemas, como la influencia del aire, que puede ralentizar el movimiento de los sensores, pero es un paso más para lograr sensores ultrasensibles sin ser tan complejos como los actuales optomecánicos. De hecho, el equipo afirma que, con ciertos ajustes, su plataforma levitante "podría incluso superar a los gravímetros atómicos más sensibles. Son instrumentos de última generación que utilizan el comportamiento de los átomos para medir con precisión la gravedad".

Su objetivo a corto plazo es desbloquear todo el potencial de esta levitación para "aislar la plataforma de perturbaciones externas como vibraciones, ruido eléctrico y campos magnéticos".

Imagen | OIST

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