¿Le dicen superconductores y piensa en campeones del automovilismo?

Ana Sofía Franco Zafra
AUPEC - Univalle

¿Le dicen "superconductores" e imagina a los campeones de la fórmula 1? ¿Escucha sobre "Películas superdelgadas" y piensa en un séptimo arte anoréxico? Está en su derecho… de ciencia sólo se habla en círculos cerrados y los informes científicos rara vez son noticia de primera página. Pero si en Colombia, por ejemplo, se comentara tanto de ciencia como de farándula, las palabras mencionadas al principio le serían familiares, pues recientemente la Sociedad Americana de Física otorgó un Fellowship a un físico colombiano. También sabría que un Fellowship es, en este caso, una distinción honorífica que sólo se otorga a grandes personalidades en determinada área de la ciencia, como la entregada al profesor de la Universidad del Valle, Pedro Prieto, director del Grupo de Películas Delgadas, por su contribución al avance en investigación en películas superconductoras.

Los "Superconductores", preparándose para la carrera.

Sólo colocando sobre la cabeza de un paciente un casco con unos dispositivos electrónicos, capaces de medir señales magnéticas, se puede detectar cualquier daño cerebral. Puede sonar asombroso, pero este tipo de procedimientos ya se están realizando en algunos países desarrollados; lo verdaderamente sorprendente es que dichos dispositivos, llamados SQUIDs, son sólo una de las aplicaciones de la superconductividad. 

Vamos despacio: La superconductividad es la propiedad que presentan ciertos elementos de perder su resistencia a la corriente eléctrica cuando son enfriados a bajas, pero muy bajas temperaturas. Los materiales superconductores, entre otras cosas, son capaces de transportar energía eléctrica sin pérdida, no como los conductores comunes, el cobre y el aluminio, de los que están hechos los cables que transportan la energía. El no perder energía eléctrica trae innumerables ventajas desde cualquier punto de vista, ya sea económico, tecnológico o ecológico.

Un cerebro normal visto a través de una imagen de resonancia magnética.

Sin embargo, estos "supermateriales" tienen un problemita: sólo funcionan a temperaturas tan bajas que no se encuentran en estado natural en ningún lugar del planeta. Por ejemplo, superconductores elaborados con aleaciones de niobio y titanio necesitan una temperatura de 263°C bajo cero para mantenerse en estado superconductor. Para este fin se emplean complicados sistemas de enfriamiento con helio líquido.

Otros superconductores producidos con itrio, bario, cobre y oxígeno, llamados por los físicos como de "Alta temperatura" porque funcionan a 180°C bajo cero, pueden enfriarse con aire líquido, que es menos difícil de producir. ¿Aire líquido?, aunque suene gracioso, el aire, que en su estado natural es gaseoso, se vuelve líquido al llevarlo a una temperatura de 196°C bajo cero; y si seguimos bajando su temperatura obtendremos aire sólido. 

La meta de los investigadores, como el colombiano Pedro Prieto y el Grupo de Películas Delgadas, es lograr que los materiales superconductores trabajen a temperaturas más altas
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"Películas" de cartelera…

Los materiales superconductores son frágiles y difíciles de manufacturar como un cable común, entonces con ellos se hacen unas películas denominadas "Superdelgadas", aproximadamente de unas milésimas del espesor de un cabello.  En ellas se depositan los átomos, en forma de capas, de los diferentes elementos del material superconductor,  colocándo una capa sobre otra. 

Con esas películas se realiza un proceso de Fotofitografía, es decir, se dibujan circuitos de 10 milésimas de milímetro que se denominan SQUIDs... y así volvemos a esa palabreja.
Los SQUIDs, a pesar de su minúsculo tamaño, tienen la capacidad de detectar señales electromagnéticas tan débiles como las generadas por el cerebro o el corazón. Así, con un magnetoencefalograma o un magnetocardiograma se pueden sondear esos órganos, colocando los SQUIDs sobre el paciente, casi sin tocarlo; las sondas y electrodos utilizados para los molestos exámenes médicos tradicionales serán una especie en extinción. 

Los SQUIDs también son detectores y emisores, tan eficaces como veloces, de señales de microondas. Además se emplean como sensores geológicos para exploraciones petrolíferas,  como equipos militares de detección de submarinos y en la revisión no destructiva de tuberías, puentes y aparatos.
 

Japón ensaya los trenes de levitación magnética con la perspectiva de ponerlos en servicio en el año 2005

El tren que "vuela"

Otra propiedad de los superconductores, además de la de generar grandes campos magnéticos, es la de expulsar los campos magnéticos exteriores generando el fenómeno de la levitación magnética; basándose en éste, se ensayan en Japón los trenes levitados magnéticamente, con la idea de ponerlos a funcionar en el 2006. El efecto magnético de un superconductor eleva al vehículo unos centímetros del suelo. Debido a los problemas de fricción, la máxima velocidad que puede alcanzarse con sistemas de ruedas es de 300 Km/h; la ausencia de ruedas permite obtener velocidades de hasta 500 Km/h.

El avance y el uso de las películas delgadas superconductoras y los trenes de levitación magnética va al ritmo del desarrollo de sistemas de refrigeración más eficaces. Pero, por cuenta de los científicos, todo indica que ya le estamos pisando los talones a la "Era de la Superconductividad" aunque muchos no estén enterados. Usted sí.

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