Los científicos han creado un material misterioso que parece conducir electricidad sin resistencia a temperaturas de hasta aproximadamente 15 °C. Este es un nuevo récord para la superconductividad, un fenómeno generalmente asociado con temperaturas muy frías. El material en sí es poco conocido, pero muestra el potencial de una clase de superconductores descubiertos en 2015.

El superconductor tiene una limitación seria, sin embargo: sobrevive solo bajo presiones extremadamente altas, acercándose a las del centro de la Tierra, lo que significa que no tendrá ninguna aplicación práctica inmediata. Aún así, los físicos esperan que pueda allanar el camino para el desarrollo de materiales de resistencia cero que puedan funcionar a presiones más bajas.

Los superconductores tienen una serie de aplicaciones tecnológicas, desde máquinas de imágenes por resonancia magnética hasta torres de telefonía móvil, y los investigadores están empezando a experimentar con ellos en generadores de alto rendimiento para turbinas eólicas. Pero su utilidad todavía está limitada por la necesidad de criogénicos voluminosos. Los superconductores comunes funcionan a presiones atmosféricas, pero solo si se mantienen muy fríos. Incluso los más sofisticados, los materiales cerámicos a base de óxido de cobre, funcionan solo por debajo de 133 kelvin (-140 °C). Los superconductores que funcionan a temperatura ambiente podrían tener un gran impacto tecnológico, por ejemplo, en la electrónica que funciona más rápido sin sobrecalentarse.

El último estudio, publicado en Nature el 14 de octubre, parece proporcionar pruebas convincentes de conductividad a altas temperaturas, dice el físico Mikhail Eremets del Instituto Max Planck de Química en Maguncia, Alemania, aunque agrega que le gustaría ver más «datos en bruto» del experimento. Agrega que reivindica una línea de trabajo que comenzó en 2015, cuando su grupo informó2 el primer superconductor de alta presión y alta temperatura, un compuesto de hidrógeno y azufre que tenía resistencia cero hasta -70 °C.

En 2018, se demostró que un compuesto de alta presión de hidrógeno y lantano3 era superconductor a -13 °C. Pero el último resultado marca la primera vez que se ha visto este tipo de superconductividad en un compuesto de tres elementos en lugar de está hecho de carbono, azufre e hidrógeno. Agregar un tercer elemento amplía en gran medida las combinaciones que se pueden incluir en futuros experimentos en busca de nuevos superconductores, dice el coautor del estudio Ashkan Salamat, físico de la Universidad de Nevada, Las Vegas. «Hemos abierto una nueva región de exploración», dice.

Los materiales superconductores a presiones altas pero no extremas ya se podrían usar, dice Maddury Somayazulu, científico de materiales de alta presión en el Laboratorio Nacional Argonne en Lemont, Illinois. El estudio muestra que «eligiendo juiciosamente el tercer y el cuarto elemento» en un superconductor, dice, en principio se podría reducir su presión operativa.

El trabajo también valida predicciones de décadas de antigüedad del físico teórico Neil Ashcroft de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York, de que los materiales ricos en hidrógeno podrían superconductores a temperaturas mucho más altas de lo que se creía posible. «Creo que había muy pocas personas fuera de la comunidad de alta presión que lo tomaran en serio», dice Somayazulu.

Material misterioso

El físico Ranga Dias de la Universidad de Rochester en Nueva York, junto con Salamat y otros colaboradores, colocaron una mezcla de carbono, hidrógeno y azufre en un nicho microscópico que habían tallado entre las puntas de dos diamantes. Luego desencadenaron reacciones químicas en la muestra con luz láser y observaron cómo se formaba un cristal. A medida que bajaban la temperatura experimental, la resistencia a una corriente pasada a través del material se redujo a cero, lo que indica que la muestra se había vuelto superconductiva. Luego aumentaron la presión y descubrieron que esta transición ocurría a temperaturas cada vez más altas. Su mejor resultado fue una temperatura de transición de 287,7 kelvin a 267 gigapascales, 2,6 millones de veces la presión atmosférica a nivel del mar.

Los investigadores también encontraron alguna evidencia de que el cristal expulsaba su campo magnético a la temperatura de transición, una prueba crucial de superconductividad. Pero mucho sobre el material sigue siendo desconocido, advierten los investigadores. «Hay muchas cosas que hacer», dice Eremets. Incluso la estructura exacta y la fórmula química del cristal aún no se entienden. «A medida que aumenta la presión, el tamaño de la muestra se reduce», dice Salamat. «Eso es lo que hace que estos tipos de mediciones sean realmente desafiantes.»

Los superconductores de alta presión hechos de hidrógeno y otro elemento son bien conocidos. Y los investigadores han hecho simulaciones por computadora de mezclas de alta presión de carbono, hidrógeno y azufre, dice Eva Zurek, química computacional de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo. Pero dice que esos estudios no pueden explicar las temperaturas superconductoras excepcionalmente altas observadas por el grupo de Dias. «Estoy segura de que, después de la publicación de este manuscrito, muchos grupos teóricos y experimentales abordarán este problema», dice.