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Alambre superconductor basado en bismuto cubierto con plata. |
AGENCIA AUPEC octubre de 1998
Actualmente se vive una época de mucha vitalidad en el campo de la física. El descubrimiento de nuevos materiales acapara la atención de los científicos.
Uno de los grandes pasos que se ha dado en esta área, por parte de los investigadores colombianos, es el desarrollo de películas delgadas superconductoras, que no es otra cosa que láminas del grosor de un cabello con la capacidad para transmitir la misma energía que un cable de alta tensión, la base de la microelectrónica del futuro.
El grupo dirigido por el físico Pedro Prieto, vinculado a la Universidad del Valle, lidera estos estudios en el ámbito nacional; la investigación que realiza está al mismo nivel de grupos alemanes, japoneses y americanos con quienes trabaja de la mano en el desarrollo de esta nueva tecnología.
Después de la elaboración de películas delgadas de buena calidad, estos físicos se propusieron dar un paso adelante con miras a una próxima aplicación y empezaron a trabajar en la creación de dispositivos superconductores. Wilson Lopera, becario de Colciencias, quien recibirá su título de Doctor en Física, en diciembre de este año, hizo un aporte significativo en este campo, como parte de su tesis de grado.
La investigación la realizó en el Grupo de Películas Delgadas de la Universidad del Valle, con la colaboración del Centro de Investigaciones Científicas de Jülich, Forschungszentrum Jülich, GmbH, Alemania, durante los dos años de su pasantía de investigación.
“La electrónica superconductora está basada en poder fabricar estructuras Josephson, las cuales se pueden elaborar uniendo dos láminas superconductoras a través de una barrera aislante a manera de sandwich, o a través de cualquier acoplamiento débil entre dos superconductores”, explica el investigador.
Este dispositivo es la base de otro que se llama el SQUID, dispositivo de interferencia cuántica superconductora, el cual sirve para medir campos magnéticos pequeños, por ejemplo, señales del cerebro y corazón.
Hasta el momento la mayoría de estos dispositivos se basan en superconductores convencionales de baja temperatura (-269ºC), pero uno de los retos de la ciencia y la tecnología actual es fabricar SQUIDs de alta calidad y eficiencia con superconductores de alta temperatura crítica (-163ºC). De esta forma, en un futuro cercano ya se hablará del magnetoencefalograma y magnetocardiograma de alta temperatura, que junto con los electros darán información clave para diagnosticar el estado del cerebro y el corazón respectivamente.
El SQUID de alta temperatura servirá
también en geofísica, para realizar mapeos magnéticos
desde la superficie y poder determinar yacimientos de petróleo.
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Squid de corriente directa, hecho de superconductores convencionales |
Nuevos materiales
En los ensayos que se llevan a cabo en todo el mundo con el fin de elaborar estos dispositivos se ha utilizado preferiblemente el material conocido como YBaCuO, pero el interés del trabajo, desarrollado por el físico Wilson Lopera, fue probar con el Bismuto, de mayor complejidad y complicación.
Se logró entonces, la elaboración de dispositivos Josephson de dos tipos: frontera de grano y “step stack” (Apilamiento de Escalón).
Este último representa un gran aporte en el desarrollo de la tecnología de los superconductores ya que como su nombre lo indica es una pila de estructuras Josephson en serie, con la que se logra aumentar la capacidad transmisora. “Por ejemplo, una película delgada, de 300 nanómetros, tiene 200 estructuras Josephson en serie”, explica el investigador.
La característica superconductora que se logra de esta forma con bismuto, en el material YBaCuO no funciona bien.
Este tipo de dispositivo se puede usar en microelectrónica,. funciona como conmutador (switche) al estilo de los transistores, con la ventaja de que es más rápido y tiene menor consumo de energía. Igualmente serviría para detectar radiación de alta frecuencia, usarse como generadores de radiación y hacer dispositivos electrónicos llamados mezcladores.
A partir de estos logros, los investigadores continúan la tarea de mejorar la calidad de los dispositivos, hacerlos mas confiables y eficientes, y permanecer en la carrera hacia la aplicación de la superconductividad.
Contacto: Físico Wilson Lopera, investigador del Grupo de Películas Delgadas, de la Universidad del Valle. e-mail:wlopera@calima.univalle.edu.co
Para mayor información acerca del tema tratado en este artículo, escríbanos a aupec@mafalda.univalle.edu.co
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