¿Qué es la superconductividad?
La superconductividad es un fenómeno que se presenta en algunos materiales los cuales, si se los somete a determinadas condiciones de temperatura, campo magnético y corriente eléctrica (más precisamente el fenómeno se da con valores
de temperatura, campo y corriente inferiores a valores críticos que
dependen unos de otros), ofrecen tres grandes ventajas sobre los
conductores normales:
_No presentan resistencia al paso de la corriente eléctrica, por lo tanto, conducen la electricidad sin pérdidas de energía. Una vez iniciada la corriente, dura indefinidamente dentro del superconductor.[1]
_Por la misma razón, no generan calor,
por lo cual se podrían empaquetar un mayor número de componentes
electrónicos. Con un conductor común, el calor generado por efecto Joule
impone un límite al número de componentes electrónicos que pueden ser
empaquetados juntos.
_Tienen capacidad de crear campos magnéticos intensos, generados por imanes superconductores relativamente pequeños.
Hay tres tipos: los del Tipo I o suaves, tipo II o duros, y los superconductores alta temperatura (HTS).
Reseña histórica del descubrimiento
La Superconductividad está íntimamente ligado con el interés de los físicos del siglo XIX en licuar todos los gases conocidos en aquel tiempo.
Era ya bien sabido que la inmensa mayoría de los gases sólo podrían
licuarse a temperaturas muy por debajo de cero grados centígrados. La
licuefacción de los gases permitiría estudiar los fenómenos que se
presentan en los materiales a temperaturas muy bajas.
En 1845, Michael Faraday de la Royal Institution de
Londres pudo, finalmente, perfeccionar una técnica para licuar gases que
23 años antes había encontrado en forma accidental. Sin embargo, esta
técnica no resultaba fácil para la licuefacción del helio (He), del hidrógeno (H), del oxígeno (O2), del nitrógeno (N2), del metano (CH4), del monóxido de carbono
(CO), ni del óxido nítrico (NO), que eran los únicos gases que faltaban
por licuar de todos los que se conocían en aquella época y, en
consecuencia, tampoco el aire
había sido licuado. Sin embargo, para 1867 el francés Luis Cailletet
fue el primero en licuar oxígeno (90.2K o -182.96°C) y realizar
descubrimientos que mostraron la posibilidad de licuar el aire, que a la
postre dieron origen al método que permitió licuar de manera sencilla y adecuada el gas helio.
En el mismo año de 1877, y siguiendo un método diferente
del de Cailletet, el suizo Raoul Pictet también pudo licuar oxígeno.
Para 1898, James Dewar de la Royal Institution de Londres pudo licuar
hidrógeno, que tiene una temperatura de ebullición de 20.8K, que
corresponde aproximadamente a -252.36°C.
Fue diez años después, en 1908, cuando Heike Kamerlingh
Onnes pudo, por primera vez en el mundo, obtener helio líquido que tiene
una temperatura de ebullición de 4.22K, recuérdese que el cero absoluto
equivale a -273.16°C. Este logro se realizó en la universidad de Leyden, Holanda y abrió el paso a Onnes para su descubrimiento de la superconductividad.
Con el helio líquido Kamerlingh Onnes pudo ya disponer
de un baño térmico a muy bajas temperaturas y se dispuso a investigar
las propiedades de la materia a esas temperaturas.
Para ese entonces había tres postulaciones acerca de la variación de la resistencia eléctrica en función de la Temperatura.
*
Investigaciones
posteriores le mostraron a Onnes que la resistividad no disminuía de
manera continua, como se indica en la curva D de la figura 1, sino
que desaparecía muy abruptamente a una temperatura de 4.15 K. Por otro
lado, también observó que este comportamiento no se alteraba al introducir impurezas en una muestra de mercurio. Luego se dio cuenta de la existencia de un nuevo estado del mercurio, en el cual no había resistividad eléctrica. A este nuevo estado lo llamó estado superconductor. Así
nació el estudio de los superconductores.
Resistencia eléctrica del mercurio graficada como
función de la temperatura. La resistencia desaparece completamente a
4.2K (4.2 grados por encima del cero absoluto). *
Propiedades de los materiales superconductores
a) Por debajo de una temperatura crítica Tc la resistividad eléctrica en corriente
continua se vuelve ˜ 0, observándose una corriente persistente o supercorriente. En
bobinas superconductoras se han observado corrientes persistentes que no
disminuyen su valor incluso al cabo de un año implicando este hecho que la resistividad
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