Física

Nueva teoría explica la superconductividad ampliada de los nanocables

(NC&T) La labor se ha realizado en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Los cables superconductores se emplean en los equipos para la obtención de imágenes por resonancia magnética, en los trenes de alta velocidad por levitación magnética y en los dispositivos sensores que detectan las variaciones del campo magnético del cerebro. En el futuro, cables superconductores extremadamente finos podrían utilizarse, con pérdidas bajas, para las líneas de transmisión de energía eléctrica a largas distancias.

Por regla general, los campos magnéticos se utilizan para suprimir la capacidad de los materiales para alcanzar la superconductividad, estado, a temperaturas bastante bajas, en el que los materiales pueden conducir la corriente eléctrica sin resistencia. Se han observado excepciones a esta regla, pero no existe ninguna explicación aceptada para ellas, aunque se han propuesto varias ideas.

El profesor de física Alexey Bezryadin, de la citada universidad, y su grupo de investigadores, han estudiado el efecto de aplicar un campo magnético a un cable superconductor extremadamente fino, de sólo unos cientos de átomos de diámetro, y han empleado una teoría propuesta por el físico Paul Goldbart y su grupo para explicar los resultados.

Superconductividad de los nanocables
Científicos del estudio. (Foto: L. Brian Stauffer)
Hace mucho tiempo que se sabe que los campos magnéticos suprimen la superconductividad incrementando la energía cinética de los electrones e influyendo en el espín de los mismos. Si en los cables están presentes átomos magnéticos, estos también inhiben la superconductividad.

No obstante, Tzu-Chieh Wei y David Pekker proponen que el incremento en la superconductividad observado por el grupo de Bezyradin se debía a los momentos magnéticos en los cables.

Aunque los dos efectos, los campos magnéticos y los momentos magnéticos, actúan por separado para disminuir la superconductividad, trabajando en conjunto un efecto debilita al otro, llevando a una mejora de las propiedades del superconductor, por lo menos hasta que son aplicados campos muy grandes.

Con relación al origen de estos momentos magnéticos, los grupos colaboradores plantean que la exposición de los cables al oxígeno de la atmósfera produce la formación de los momentos magnéticos sobre la superficie del cable. Actuando aisladamente, los momentos debilitan la superconductividad, pero el campo magnético inhibe su capacidad de producir esto. Este efecto se presenta en los cables extremadamente delgados porque la mayor parte de sus átomos se encuentran en la superficie o muy cerca de ella, donde se forman los momentos magnéticos.


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