Superconductors: ahir ficció realitat

1987/12/01 Aizpurua Sarasola, Joxerra Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Materialak
• Fisika

Els millors conductors: els superconductors

Prof. Paul Chu.

En els metalls, els electrons més allunyats dels àtoms formen un núvol electrònic. Creant una diferència de potencial entre dos punts, el núvol electrònic es mou en una adreça. Aquesta és el corrent elèctric.

Però els electrons, en el seu moviment, troben alguns obstacles. D'una banda, en tenir càrrega negativa, es repel·leixen i per un altre, xoquen amb els nuclis atòmics.

Aquestes barreres són la base de conceptes físics tan coneguts com la resistivitat elèctrica i la calor perduda per efecte Joule.

Avui dia, en totes les aplicacions en les quals utilitzem corrent elèctric ens trobem tant amb la resistivitat elèctrica com amb la calor perduda per efecte Joule.

Aquest el que s'ha dit, què és la superconductivitat? A baixes temperatures, alguns metalls i aliatges perden resistivitat, és a dir, el núvol electrònic no troba obstacles en el seu moviment i no hi ha pèrdua d'energia o calor.

En les següents línies analitzarem la causa d'aquest fenomen.

Encara que els electrons formen un núvol a temperatures normals, no ocorre el mateix a baixes temperatures. En aquesta situació els electrons formen parells i quan un d'aquests electrons xoca amb algun nucli atòmic, l'energia perduda la rebrà l'altre electró del parell.

Lamentablement, per a poder aconseguir aquesta situació és necessari utilitzar conductors a temperatures molt baixes, com l'alumini a -272 °C i el plom a -266 °C. Una vegada aconseguit aquest nivell de fred, necessitem un refrigerant per a poder mantenir aquesta temperatura. Normalment s'utilitza heli líquid i se sap que l'heli és escàs i car. Quan els investigadors van començar a investigar en aquest camp, tenien clar que amb materials convencionals no anaven a aconseguir avanços significatius. Per tant, la recerca havia d'anar dirigida a nous materials, en concret a materials sintètics orgànics i ceràmics.

Tren suspès magnèticament.

En aquest sentit, els resultats han estat immediats. És més, podem dir que estem davant una revolució científica. A la fi de 1986, per exemple, els investigadors Alex Müller i George Bednorz van trobar un superconductor a -238 °C. (Aquests dos investigadors han rebut el Premi Nobel de Física de 1987 pel seu descobriment! Vegeu Article sobre premis en la pàgina 15). Al gener de 1987 Paul Chu, investigador de la Universitat de Houston, va trobar un material que podia considerar-se superconductor a una temperatura de -180 °C. Aquest investigador va deixar la marca a -48 °C al maig d'enguany.

En aquest moment en el qual estem redactant aquest article, no sabem exactament quins han estat els últims encàrrecs, ja que tant investigadors com cases comercials guarden els resultats en secret, però segons els rumors, hi ha més d'un material superconductor a temperatura ambient.

On notar els avantatges dels superconductors?

També seran aplicables en microelectrònica.

Encara que podem avançar algunes aplicacions, amb moltes altres no succeeix el mateix. No obstant això, considerem que els principals avanços seran en els següents àmbits:

Instrumentació de mesura d'alta sensibilitat. Es podran mesurar camps magnètics menors que 10-11 Oersted, diferències de potencial menors de 10–17 i potències menors de 10–23 Watios. Dispositius electrònics superconductivos amb temps de commutació de 10-10 segons. Això permet obtenir ordinadors ultraràpids. Els trens suspesos magnèticament poden aconseguir una velocitat de 700 km/h.
• L'energia s'emmagatzemarà en anells superconductivos, per la qual cosa l'emmagatzematge d'energia no tindrà especials dificultats. Per això, en l'actualitat les perspectives canvien radicalment i l'escassetat d'energia no ens preocuparà tant.

No creguis que la posada en marxa de les aplicacions esmentades pot durar molt de temps. Seran habituals en la dècada vinent si segueixen el camí iniciat en les recerques. No ho dubtis!