Superconductividad a 151 K sin presión añadida
La superconductividad representa uno de los fenómenos más fascinantes de la física de la materia condensada. En determinadas condiciones de presión y temperatura hay materiales en los que desaparece totalmente de la resistencia eléctrica y se expulsa el campo magnético de su interior, fenómeno conocido como efecto Meissner. Desde su descubrimiento a principios del siglo XX, la comunidad científica ha perseguido un objetivo esquivo pero de una importancia científica y tecnológica enorme: alcanzar este estado a temperatura ambiente y presión atmosférica. Un nuevo resultado supone un avance muy significativo en esta dirección al lograr elevar la temperatura crítica de un material conocido de forma permanente y bajo condiciones de presión normales.
Un cuprato
El protagonista es el compuesto HgBa2Ca2Cu3O{8+δ}, a menudo referido como Hg-1223. Este material pertenece a la familia de los cupratos, sustancias cerámicas cuya estructura se basa en planos de óxido de cobre. Los cupratos revolucionaron la física en la década de los ochenta al demostrar superconductividad a temperaturas significativamente más altas que los metales o aleaciones convencionales, que requerían helio líquido (cerca de los -269 °C) para funcionar.
Hasta la fecha, el Hg-1223 ostentaba el récord de temperatura crítica (Tc) a presión ambiente, situada en torno a los 134 K (aproximadamente -139 °C). Se sabía, no obstante, que si este material se sometía a presiones externas extremas, su estructura se optimizaba y la Tc ascendía hasta los 164 K. Sin embargo, la necesidad de mantener presiones colosales mediante celdas de yunque de diamante hacía que estas propiedades fuesen imposibles de aplicar en tecnologías prácticas fuera de un laboratorio especializado.
La técnica del temple de presión
El nuevo trabajo emplea un enfoque diferente. En lugar de buscar un nuevo material con una composición química diferente, el estudio se centra en manipular la estructura del Hg-1223 mediante un proceso denominado pressure quench (temple o enfriamiento rápido de presión). Esta técnica consiste en someter la muestra a altas presiones y temperaturas para luego liberar dicha presión de manera controlada, de modo que el material no regrese a su estado inicial, sino que quede «atrapado» en una fase metaestable con propiedades mejoradas.
El resultado es extraordinario: el material resultante exhibe una temperatura crítica de 151 K (-122 °C) a presión ambiente. Esto significa que se ha logrado retener una parte sustancial de la mejora que antes solo era posible bajo una compresión inmensa. La estructura cristalina queda modificada de tal forma que los planos de cobre y oxígeno, responsables de la conducción sin resistencia, mantienen una configuración más eficiente para el emparejamiento de los electrones (base de la superconductividad según la teoría BCS).
17 K
El incremento de 134 K a 151 K puede parecer modesto en una escala absoluta, pero en el ámbito de la física de bajas temperaturas es un salto cualitativo. Al situar la temperatura crítica a 151 K, el material se encuentra muy por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido (77 K). El nitrógeno líquido es un refrigerante abundante, económico y relativamente sencillo de gestionar en comparación con el helio. Una Tc más alta implica que el estado superconductor es mucho más estable y resistente a las perturbaciones térmicas, lo que facilita su integración en sistemas de refrigeración menos costosos y voluminosos.
El estudio detalla que este aumento en la temperatura crítica está vinculado a una optimización del dopaje de oxígeno y a una sutil reducción de las distancias interatómicas que se preserva tras el proceso de temple. Los investigadores han demostrado que es posible inducir cambios permanentes en la red cristalina que favorecen la superconductividad sin necesidad de una presión externa constante.
La vía de la manipulación estructural
En conclusión, este trabajo no solo establece un nuevo hito en la temperatura crítica de los cupratos a presión ambiente, sino que valida la técnica del temple de presión como una herramienta muy a tener en cuenta para el diseño de materiales. La investigación sugiere que el límite de la superconductividad de alta temperatura aún no se ha alcanzado y que la manipulación estructural precisa es el camino más prometedor para lograr, en un futuro cercano, materiales que operen en condiciones ambientales cotidianas.
Referencia:
Deng, T. Habamahoro, A. Safezoddeh, B. Karki, S. Kazibwe, D.J. Schulze, Z. Wu, M. Julian, R.P. Prasankumar, H. Zhou, J.S. Smith, P.R. Hosur, & C. Chu (2026) Ambient-pressure 151-K superconductivity in HgBa2Ca2Cu3O8+δ via pressure quench Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. doi: 10.1073/pnas.2536178123
Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance
