En mayo de 1999, Yakov Kopelevich y S\u00e9rgio Moehlecke, del Instituto de F\u00edsica Glleb Wataghin de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), realizaban mediciones magn\u00e9ticas en nanotubos de carbono y grafito cuando ocurri\u00f3 algo inesperado. Una muestra de grafito extremadamente puro que era usada como control en el experimento \u2013grafito pirol\u00edtico altamente orientado y conocido por la sigla en ingl\u00e9s HOPG \u2013 comenz\u00f3 a comportarse de manera sorprendente. Dentro de un intervalo de temperatura muy amplio, entre 2 y 300 grados Kelvin (K) – o sea, desde -271 hasta 27 grados Celsius (\u00b0C) \u2013, el grafito se comportaba como un superconductor, con esa propiedad localizada en peque\u00f1as regiones tipo \u201cgranos\u201d o \u201cislas\u201d.<\/p>\n
Es sabido que un material se transforma en superconductor cuando, por debajo de una determinada temperatura cr\u00edtica (Tc), logra conducir una corriente el\u00e9ctrica con resistencia (p\u00e9rdida de energ\u00eda en forma de calor) nula. Cada material tiene una Tc diferente. Hasta ahora, un compuesto de \u00f3xido de cobre, el HgBa2Ca2Cu3O8+X, hab\u00eda sido considerado el superconductor con Tc m\u00e1s elevada: g\u00e9lidos -109\u00b0C (164 K). El grafito pirol\u00edtico estudiado en la Unicamp va much\u00edsimo m\u00e1s all\u00e1 de eso. Abarca una amplia franja de temperaturas ambientes comunes que culminan en los 27\u00b0C.<\/p>\n
Aunque est\u00e1 compuesto solamente de \u00e1tomos de carbono, como el grafito com\u00fan, el HOPG tiene caracter\u00edsticas f\u00edsicas totalmente diferentes a las del material que rellena los l\u00e1pices. Sintetizado industrialmente en condiciones de temperatura de 3.000\u00b0C y presiones elevadas, es un policristal extremadamente puro, compuesto de capas paralelas de \u00e1tomos de carbono. Es usado como substrato o para calibrar ciertos tipos de microscopios, como el de tunelamiento y o de fuerza at\u00f3mica. Una peque\u00f1a muestra \u2013con mil\u00edmetros de espesor y menos de un cent\u00edmetro cuadrado de \u00e1rea\u2013 puede costar hasta 1.000 d\u00f3lares, de acuerdo con las especificaciones.<\/p>\n
Los indicios de supercondutividad en el HOPG, cuyas muestras usadas en el experimento inicial hab\u00edan sido tra\u00eddas desde Rusia por un colega de Kopelevich, intrigaron e instigaron al investigador de la Unicamp, que inmediatamente dej\u00f3 de lado los estudios con nanotubos para concentrarse en los an\u00e1lisis del grafito. Al fin de cuentas, no hab\u00eda (y a\u00fan no hay) ning\u00fan material que mantenga probadamente las propiedades de superconductor en condiciones m\u00ednimamente pr\u00f3ximas a la temperatura ambiente, lo que ser\u00eda algo revolucionario. \u201cTuvimos suerte con ese descubrimiento\u201d, dice Kopelevich, que hace ocho a\u00f1os cambi\u00f3 su carrera como investigador en Rusia por la vida acad\u00e9mica en Brasil. Una segunda propiedad detectada en el grafito HOPG fue el ferromagnetismo, fen\u00f3meno por el cual ciertos materiales se transforman en imanes cuando son expuestos a un campo magn\u00e9tico.<\/p>\n
Confirmaci\u00f3n y cautela<\/strong> Para evaluar ese trabajo con rigor, cualquier f\u00edsico del \u00e1rea preguntar\u00eda si el HOPG present\u00f3 el llamado efecto Meissner, una de las evidencias m\u00e1s fuertes de que la supercondutibilidad es real. El efecto Meissner aparece cuando aplicando un campo magn\u00e9tico sobre el material se forma una corriente en su capa externa y su interior expulsa un flujo magn\u00e9tico de sentido contrario. \u00c9se es el efecto que hace que un im\u00e1n con un campo magn\u00e9tico permanente levite cuando es colocado sobre un superconductor. El HOPG present\u00f3 el efecto Meissner, tal como un superconductor a base de bismuto con Tc de -183\u00b0C, una temperatura cr\u00edtica considerada alta por los f\u00edsicos (lea los gr\u00e1ficos).<\/p>\n Empero est\u00e9 convencido de que en su trabajo no hay posibilidad de errores de medici\u00f3n o provocados por impurezas en las muestras de grafito, el f\u00edsico opt\u00f3 por la discreci\u00f3n y la prudencia. En asociaci\u00f3n con investigadores de la Unicamp, de la Universidad de Leipzig, Alemania, y del A. F. Ioffe PhysicoTechnical Institute de San Petersburgo, Rusia, Kopelevich redact\u00f3 art\u00edculos cient\u00edficos y los envi\u00f3 a las publicaciones especializadas, relatando los resultados.<\/p>\n En los \u00faltimos dos a\u00f1os los trabajos fueron publicados en tres revistas:\u00a0Journal of Low Temperature Physics, Physics of The Solid State\u00a0<\/em>e\u00a0Solid State Communications<\/em>. En ellos, deja claro que en sus experiencias el grafito pirol\u00edtico pareci\u00f3 comportarse como un superconductor, pero evita afirmar categ\u00f3ricamente que sea sin lugar a dudas un superconductor a temperatura ambiente. \u201cEs necesario ser cuidadoso\u201d, afirma Kopelevich.<\/p>\n Para fundamentar su apuesta en las propiedades superconductivas del HOPG, el f\u00edsico ha trabajado en varios frentes. M\u00e1s all\u00e1 de rehacer el experimento en las mismas l\u00e1minas de grafito pirol\u00edtico provenientes de Rusia, midi\u00f3 la superconductividad en placas fabricadas por la empresa norteamericana Union Carbide, un indicio de que el fen\u00f3meno detectado no parece ser producto de una muestra con impurezas.<\/p>\n Ahora Kopelevich procura encontrar evidencias de superconductividad en monocristales de grafito. \u201cSi logramos eso, quedar\u00e1 claro que la superconductividad corresponde realmente al material grafito\u201d, comenta el investigador de la Unicamp. Pero por ahora no cuenta con ese tipo de registro. Solo detect\u00f3 ferromagnetismo en los monocristales.<\/p>\n Un largo camino<\/strong> Kopelevich no quiere de ninguna manera provocar el mismo escepticismo con relaci\u00f3n a sus investigaciones con el grafito pirol\u00edtico que el que suscitaron las experiencias de un grupo de cient\u00edficos croatas (lea el recuadro). Sabe que el camino puede ser largo y tortuoso y que, al final, \u201cel HOPG puede no ser un superconductor tan prometedor como desear\u00edamos\u201d. En la peor de las hip\u00f3tesis, fue abierta una nueva l\u00ednea de investigaci\u00f3n.<\/p>\n El f\u00edsico Carlos Rettori, su colega en la Unicamp, que tambi\u00e9n participa en el proyecto, recuerda que los trabajos con grafito pirol\u00edtico est\u00e1n, a decir verdad, retom\u00e1ndose. \u201cHace 15 a\u00f1os, hab\u00edamos realizado algunas mediciones con este mismo material\u201d, recuerda Rettori. \u201cAhora Kopelevich est\u00e1 resucitando este tema y nosotros tambi\u00e9n volvimos a estudiar el material. Nuestros estudios recientes demuestran sin ambig\u00fcedades la presencia de ferromagnetismo itinerante en el grafito y tambi\u00e9n la posibilidad de la superconductividad a alta temperatura\u201d. Kopelevich est\u00e1 convencido de que existe superconductividad a temperatura ambiente.<\/p>\n Avances y promesas a lo largo de 90 a\u00f1os Con todo, desde que fueron descubiertos, hace 90 a\u00f1os, los superconductores tienen aplicaciones limitadas, a causa justamente de las temperaturas bajas que exigen. Los encontrados en los \u00faltimos 15 a\u00f1os acumulan m\u00e1s promesas que realizaciones: todav\u00eda no redundaron en aplicaciones, porque es dif\u00edcil fabricar cables con ellos. Para que tengan\u00a0 alg\u00fan uso pr\u00e1ctico, los que est\u00e1n disponibles en el mercado tienen que ser enfriados a temperaturas baj\u00edsimas, en procesos muy caros. Es el caso, por ejemplo, de los imanes utilizados en aparatos de resonancia magn\u00e9tica, elaborados con aleaciones met\u00e1licas superconductoras. Para que funcionen tal como fueron concebidos, esos imanes deben enfriarse por debajo de la Tc de la aleaci\u00f3n, por medio de una inmersi\u00f3n en helio l\u00edquido a -269\u00b0C. No por casualidad se ven con frecuencia camiones entregando helio l\u00edquido en hospitales que usan esos aparatos.<\/p>\n Tras m\u00e1s de una d\u00e9cada en aparente ba\u00f1o mar\u00eda, sin producir ning\u00fan descubrimiento de gran impacto, la investigaci\u00f3n en el \u00e1rea volvi\u00f3 a agitarse en todo el mundo este a\u00f1o. En enero, cient\u00edficos japoneses la Universidad Aoyama Gakuin revelaron que un conocido compuesto intermet\u00e1lico de magnesio y boro, el MgB2, es un superconductor barato y eficiente cuando se lo enfr\u00eda a -234\u00b0C.<\/p>\n En marzo, un equipo de Laboratorios Bell, en Estados Unidos, le mostr\u00f3 al mundo el primer compuesto pl\u00e1stico, el pol\u00edmero politiofeno, que se comporta como superconductor cuando es integrado a una especie de transistor y sometido a -270\u00b0C. Pese a que las temperaturas necesarias para transformar esos compuestos en superconductores son extremadamente bajas, los dos descubrimientos fueron, por diferentes motivos, muy festejados, y lo ser\u00edan a\u00fan m\u00e1s si funcionaran a temperatura ambiente.<\/p>\n El MgB2 es el compuesto met\u00e1lico estable con Tc m\u00e1s alta, lo que lo convierte en potencial candidato para generar nuevas aleaciones superconductoras con temperatura cr\u00edtica m\u00e1s elevada. Kopelevich comenta: \u201cDebido al hecho de el MgB2 es un material isoelectr\u00f3nico al grafito, ese descubrimiento tambi\u00e9n motiv\u00f3 una seria reconsideraci\u00f3n de las propiedades f\u00edsicas del grafito. Por ejemplo, G. Baskaran, un f\u00edsico te\u00f3rico famoso, recientemente argument\u00f3 que existen fuertes correlaciones superconductoras en el grafito. Nuestros resultados suministran la evidencia experimental de que esto realmente ocurre. Siguiendo con el MgB2, el grupo encabezado por el f\u00edsico Oscar de Lima, que tambi\u00e9n forma parte del proyecto tem\u00e1tico, realiz\u00f3 una contribuci\u00f3n in\u00e9dita, determinando que las propiedades superconductoras del MgB2 dependen de la direcci\u00f3n en la que un campo magn\u00e9tico externo es aplicado.\u201d<\/p>\n El politiofeno es importante debido a que inaugura la familia de los pl\u00e1sticos superconductores, algo inusitado, pues en condiciones normales los pol\u00edmeros no son buenos conductores de la electricidad.<\/p>\n Si esas dos noticias fueron festejadas por la comunidad cient\u00edfica y provocan un resurgimiento de la investigaci\u00f3n de superconductores, una tercera, aunque es aparentemente promisoria, es vista con resquemor. Un equipo de investigadores de tres instituciones croatas (la Universidad de Zagreb, el Instituto Ruder Boskovic y la compa\u00f1\u00eda local Avac) , y liderado por el cient\u00edfico Danijel Djure, afirma haber ido allende sus colegas japoneses y norteamericanos. Ellos aseguran tener evidencias de que un compuesto de plata, plomo, carbono y oxigeno se transforma en superconductor a temperatura ambiente. Su Tc es, seg\u00fan los croatas, casi incre\u00edblemente, de 70\u00b0C. Si se comprueba, dicha Tc le permitir\u00eda al material conducir corriente el\u00e9ctrica sin resistencia en cualquier ambiente natural del planeta, incluso en las arenas ardientes de un desierto. Como nadie ha logrado todav\u00eda rehacer la experiencia de Djurek, y los croatas ya se enga\u00f1aron una vez con este asunto, el posible descubrimiento a\u00fan no tiene aceptaci\u00f3n.<\/p>\n LOS PROYECTOS \u00a0Estudio del Estado de los V\u00f3rtices en\u00a0Superconductores de Alta Temperatura a trav\u00e9s de Medidas No Localizadas
\nSorprendido con el resultado del experimento, Kopelevich intent\u00f3 repetirlo para confirmar las mediciones. \u201cLogramos reproducir la experiencia\u201d, afirma el investigador, que inici\u00f3 los estudios con grafito en el marco del proyecto sobre nanotubos y lo continu\u00f3 en un proyecto tem\u00e1tico sobre superconductores iniciado en 1994 con la coordinaci\u00f3n de S\u00e9rgio Moehlecke y, a partir de 1998, de Jos\u00e9 Antonio Sanjurjo, fallecido al comienzo de este a\u00f1o. Actualmente, adem\u00e1s de participar del citado proyecto tem\u00e1tico, Kopelevich mantiene su proyecto individual sobre un nuevo m\u00e9todo para medir la resistencia no localizada en superconductores (fuera de la regi\u00f3n en la que se aplica la corriente).<\/p>\n
\nKopelevich cree que el HOPG puede ser un tipo de superconductor con potencial para transmitir como m\u00ednimo corrientes d\u00e9biles. Y, al contrario que la mayor\u00eda de los superconductores, aparentemente no pierde su capacidad de conducir electricidad con resistencia nula incluso presentando ferromagnetismo, una propiedad que debe ser m\u00e1s analizada.<\/p>\n
\n<\/em><\/strong>La b\u00fasqueda de superconductores que funcionen a temperaturas cada vez m\u00e1s altas contin\u00faa siendo un gran objetivo. Es enorme el potencial de uso de un hipot\u00e9tico material capaz de conducir corriente el\u00e9ctrica con resistencia nula en condiciones ambientales pr\u00f3ximas a aquellas en las que el hombre vive. Los actuales cables el\u00e9ctricos, por ejemplo, podr\u00edan ser reemplazados por similares revestidos con ese superconductor a la temperatura ambiente, con econom\u00eda y mayor eficiencia en la transmisi\u00f3n de energ\u00eda.<\/p>\n
\n<\/strong>Estudio de Materiales Superconductores<\/em>
\nMODALIDAD<\/strong>
\nProyecto tem\u00e1tico
\nCOORDINADOR<\/strong>
\nJos\u00e9 Antonio Sanjurjo – Instituto\u00a0de F\u00edsica de la Unicamp
\nINVERSI\u00d3N
\n<\/strong>R$ 61.890,00<\/p>\n
\n<\/em>MODALIDAD<\/strong>
\nAuxilio a proyecto de investigaci\u00f3n
\nCOORDINADOR<\/strong>
\nYakov Kopelevich – Instituto\u00a0de F\u00edsica da Unicamp
\nINVERSI\u00d3N<\/strong>
\nR$ 18.989,00 y US$ 54.133,40<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un grafito pirol\u00edtico parece comportarse como superconductor a 27\u00b0C\r\n","protected":false},"author":13,"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":[101],"class_list":["post-83099","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\/83099","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\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=83099"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/83099\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=83099"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=83099"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=83099"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=83099"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}