Investigadores del Instituto de F\u00edsica de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) fueron los primeros en medir y describir una caracter\u00edstica importante del diboruro de magnesio (MgB2), identificado en enero de este a\u00f1o como un superconductor y ahora con interesantes perspectivas para transformarse en el material dominante en el sector en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. El equipo paulista, encabezado por Oscar Ferreira de Lima, demostr\u00f3 que dicho material exhibe un valor relativamente bajo para un par\u00e1metro definido t\u00e9cnicamente como anisotrop\u00eda.<\/p>\n
En otras palabras, esto quiere decir que los f\u00edsicos comprobaron que las propiedades superconductoras del diboruro – incluso su capacidad de transmitir corriente el\u00e9ctrica con resistencia cero, sin p\u00e9rdida de energ\u00eda en forma de calor – son casi totalmente uniformes, variando ligeramente de acuerdo a la direcci\u00f3n del espacio en que se manifiestan.<\/p>\n
Esto significa que los electrones fluyen de manera m\u00e1s o menos similar en cualquier direcci\u00f3n de un cristal de MgB2, tanto al largo de su eje vertical como en el eje horizontal. A decir verdad, existe una diferencia de alrededor de un 70% en la capacidad de transmitir corriente entre los dos ejes, siendo el plano horizontal el m\u00e1s eficiente. Entre los superconductores, a una disparidad de ese orden no se la considera elevada. “En las cer\u00e1micas superconductoras, la anisotropia suele ser mucho mayor”, dice Lima.<\/p>\n
“En algunos compuestos, la corriente creada en una direcci\u00f3n puede ser hasta 200 veces mayor que en la otra”. Las mediciones son de extrema val\u00eda para las empresas y universidades interesadas en elaborar productos con el nuevo superconductor, al mostrar que la anisotropia del MgB2 no compromete su potencial de conducir altas corrientes. Los resultados del trabajo fueron relatados al final de junio en\u00a0Physical Review Letters<\/em>, una de las m\u00e1s prestigiosas revistas cient\u00edficas de f\u00edsica.<\/p>\n Desde el comienzo de este a\u00f1o, cuando el investigador japon\u00e9s Jun Akimitsu, de la Universidad Aoyama Gakuin, anunci\u00f3 que el casi olvidado diboruro de magnesio, descubierto en 1953, se comportaba como superconductor cuando era enfriado a -234 grados Celsius, f\u00edsicos de todo el mundo empezaron a estudiar el material detalladamente. Este inter\u00e9s tiene dos motivos: el MgB2 es el compuesto intermet\u00e1lico con temperatura cr\u00edtica (Tc) – l\u00edmite debajo del cual un material pasa a conducir corriente con resistencia cero – m\u00e1s elevada que se conoce, y su costo de producci\u00f3n es menor que el de los superconductores a base de niobio, actualmente los m\u00e1s utilizados en aplicaciones tales como aparatos de tomograf\u00eda por resonancia magn\u00e9tica. “El diboruro de magnesio no es un material revolucionario”, analiza Lima. “Pero es posible que pueda sustituir con algunas ventajas a los superconductores actualmente en uso.”<\/p>\n Hasta la entrada en escena del diboruro, los f\u00edsicos cre\u00edan que no hab\u00eda mucho m\u00e1s para descubrir en t\u00e9rminos de superconductores hechos exclusivamente con metales. Las investigaciones con este tipo de material parec\u00edan haber llegado a su l\u00edmite. Como no lograban descubrir compuestos o aleaciones superconductoras con Tc m\u00e1s altas, a partir de la segunda mitad de la d\u00e9cada del 80 los esfuerzos se volcaron sobre las cer\u00e1micas superconductoras, compuestos no met\u00e1licos capaces de transmitir corriente con resistencia cero a temperaturas m\u00e1s elevadas.<\/p>\n Una visi\u00f3n renovada Ni bien supo del descubrimiento de la superconductividad en el compuesto a base de magnesio y boro, Lima reuni\u00f3 a tres alumnos de doctorado y un t\u00e9cnico de laboratorio y les expuso su plan de acci\u00f3n. Si trabajaran r\u00e1pido, podr\u00edan ser los primeros en probar si el MgB2 era isotr\u00f3pico o anisotr\u00f3pico, una duda que se cern\u00eda en aquel momento. El diboruro de magnesio es vendido comercialmente en polvo, pero para obtener cristales de alta pureza, los investigadores de la Unicamp optaron por producir el compuesto en el propio local.<\/p>\n Compraron fragmentos de boro y magnesio y los colocaron en un tubo cerrado en un horno a 1.200 grados Celsius. Sintetizaron el MgB2 en la forma s\u00f3lida y lo molieron hasta que se convirti\u00f3 en un polvo muy fino, filtrado en un colador que solo dejaba pasar granos – cristales – de entre 5 y 20 micrones (un micr\u00f3n equivale a la mil\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro). Al final, los cristales microsc\u00f3picos fueron esparcidos mec\u00e1nicamente sobre ambos lados de una hoja de papel texturado (Canson), que generalmente es utilizado por los artistas.<\/p>\n Fue justamente sobre un min\u00fasculo pedazo de esa hoja revestida que se realizaron las mediciones que constataron una suave anisotrop\u00eda en el MgB2. Al pintar el papel con el polvo de diboruro, los investigadores lograron producir un alineamiento perfecto de los cristales de MgB2. Todos se encajaban de la misma manera en los poros del papel, creando las condiciones ideales para aplicar campos magn\u00e9ticos sobre la muestra y determinar el valor de la corriente el\u00e9ctrica en varias direcciones del compuesto.<\/p>\n “Un material es anisotr\u00f3pico porque no es homog\u00e9neo a nivel microsc\u00f3pico”, afirma Lima. “Observando en diferentes direcciones en el interior de un cristal, vemos paisajes distintos”. La imagen generada por microscop\u00eda electr\u00f3nica de la muestra permite visualizar cada grano del material sobre el papel y el intervalo espacial entre ellos. “Realic\u00e9 mediciones en pleno Carnaval”, recuerda Lima. Los f\u00edsicos comenzaron a estudiar el MgB2 el d\u00eda 10 de febrero, como desdoblamiento de un proyecto tem\u00e1tico coordinado por Jos\u00e9 Antonio Sanjurjo. Veinte d\u00edas despu\u00e9s, ya ten\u00edan el resultado en sus manos.<\/p>\n Hilos a\u00fan peque\u00f1os Dificulta, pero no inviabiliza, a juzgar por los resultados obtenidos por los f\u00edsicos del Laboratorio Ames, en Estados Unidos. Los investigadores del referido centro ya han logrado fabricar alambres de MgB2 de hasta 5 cent\u00edmetros. Es un resultado modesto. No obstante, los cient\u00edficos esperan encontrar en breve medios para confeccionar filamentos de diboruro m\u00e1s largos.<\/p>\n El Proyecto
\n<\/strong>La llegada del diboruro de magnesio modific\u00f3 este escenario. Nadie esperaba que la novedad m\u00e1s importante se escondiera en un compuesto tan simple como el MgB2: sus \u00e1tomos de boro, a ejemplo de los de carbono en el grafito, forman estructuras hexagonales, separadas por una capa de \u00e1tomos de magnesio. De repente, los laboratorios comenzaron nuevamente a ver con buenos ojos los estudios con materiales hechos exclusivamente con metales.<\/p>\n
\n<\/strong>A pesar de contar con un buen potencial de transmisi\u00f3n de corriente, el diboruro de magnesio deber\u00e1 vencer algunas restricciones para afirmarse como una alternativa a los superconductores usados comercialmente en la actualidad. “Como los dem\u00e1s compuestos met\u00e1licos, el diboruro de magnesio debe ser enfriado con helio l\u00edquido, mediante un proceso relativamente caro, para exhibir sus propiedades superconductoras”, dice Lima. Otra desventaja: a diferencia de otros superconductores met\u00e1licos, el diboruro es quebradizo, un defecto t\u00edpico de las cer\u00e1micas, lo que dificulta la producci\u00f3n de alambres conductores.<\/p>\n
\n<\/strong>Estudio de Materiales Superconductores
\nModalidad
\n<\/strong>Proyecto tem\u00e1tico
\n<\/span>Coordinador
\n<\/strong>Jos\u00e9 Antonio Sanjurjo – Instituto de F\u00edsica de la Unicamp
\n<\/span>Inversiones
\n<\/strong>R$ 221.250,00 y US$ 530.900,00<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"F\u00edsicos de la Unicamp confirman las propiedades de un material supercondutor","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-72797","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/72797","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=72797"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/72797\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=72797"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=72797"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=72797"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=72797"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}