En busca del santo grial de la física: ¿Un superconductor a temperatura ambiente?

La comunidad científica todavía se encuentra en un frenesí para confirmar la revolucionaria afirmación reciente de los científicos chinos de haber creado un superconductor a temperatura ambiente y presión ambiental. Sin embargo, con suficiente capacidad intelectual enfocada en el material LK-99, es solo cuestión de tiempo antes de que las afirmaciones de superconductividad sean completamente confirmadas o negadas.

Una vez más, los investigadores en China parecen estar a la vanguardia: hoy, científicos del Departamento de Física de la Universidad del Sureste, una destacada universidad en Nanjing, China, informaron haber medido resistencia eléctrica cero, un requisito clave para la superconductividad, en una muestra de LK-99 que produjeron desde cero. Sin embargo, esto viene con la advertencia de que solo pudieron lograr estas propiedades a -163 ºC, no a la temperatura ambiente que se había afirmado originalmente en el documento. Al igual que con otros esfuerzos de otros equipos, dos de los cuales afirman haber confirmado ciertos aspectos del avance de la superconductividad, los nuevos resultados del equipo de la Universidad del Sureste son preliminares; el equipo aún está estudiando diferentes métodos de fabricación del material, con planes de proporcionar más resultados en el futuro. Otros equipos de investigación también siguen trabajando para replicar las afirmaciones iniciales.

Tras haber sintetizado con éxito LK-99, que según ellos era más puro que las muestras obtenidas por el equipo coreano original, el equipo de investigación chino, liderado por el Dr. Sun Yue, examinó las propiedades conductoras del material, encontrando algunas “propiedades electrónicas muy interesantes de este material”. Como recordatorio, LK-99 es un compuesto de lanarkita [Pb₂SO₅] y fosfuro de cobre [Cu₃P] cocido en un proceso de síntesis sólida de pequeña escala durante 4 días, aunque también se logró sobre una encimera de cocina rusa.

En este caso, las “propiedades electrónicas muy interesantes” se refieren a la capacidad del material para conducir electricidad sin resistencia alguna, lo que lleva a increíbles ahorros de eficiencia que podrían llevar a los entusiastas de la computación a obtener procesadores de 30 GHz, algo que Intel prometió pero nunca entregó.

El video anterior muestra al investigador explicando los hallazgos. Utilizando un método de sonda de cuatro puntos, los científicos midieron su LK-99 sintetizado con resistencia cero a una temperatura ambiente de 110K (-163 ºC) y a presión normal del aire. También verificaron que LK-99 transitaba dentro y fuera de su estado de resistencia cero dependiendo de si estaba sujeto a un fuerte campo eléctrico, otro sello distintivo de la superconductividad. A continuación, se resume lo encontrado por el equipo, tomado de la página de seguimiento en tiempo real de Wikipedia:

“Afirmaron haber sintetizado LK-99 y haber medido la superconductividad hasta una temperatura de 110 kelvin. Afirmaron haber observado una caída abrupta de la resistencia entre ~ 300K y 220K, en línea con los resultados del equipo LKK coreano. Afirmaron haber confirmado la consistencia estructural con la difracción de rayos X”.

La confirmación de la ausencia de resistencia eléctrica ahora se suma a las noticias de ayer que confirmaron que al menos la mitad de la ecuación de la superconductividad fue resuelta: LK-99 mostró el efecto Meissner (originalmente Meissner-Ochsenfeld), que resulta en la levitación de materiales cuando interactúan con el campo magnético inducido por el efecto Meissner. Y ahora, parece que la otra mitad de la ecuación, la conducción eléctrica sin resistencia, se ha verificado en LK-99.

Pero aquí todavía quedan preguntas: parece que LK-99 solo muestra superconductividad a 110 kelvin (-163 ºC), lo que contradice el aspecto de “temperatura ambiente” afirmado originalmente (aunque todos los entusiastas de la tecnología que han experimentado con enfriamiento de nitrógeno líquido saben que 110 kelvin se puede manejar, aunque no es práctico). También no está claro por qué LK-99 mostraría tanto el diamagnetismo (responsable de la levitación) como la superconductividad, pero en diferentes rangos de temperatura; las expectativas sugerirían más bien una promoción de “compra uno y llévate dos”.

Aunque uno más uno generalmente suma dos, parece que tenemos una confirmación independiente de varios aspectos de un compuesto superconductor que ha sido sintetizado con éxito.

Pero, aunque estas noticias son increíblemente prometedoras, todavía existen advertencias. En primer lugar: es extraño que dos equipos hayan verificado las mitades diferentes de los requisitos de superconductividad, pero ninguno haya verificado con éxito ambas (al momento de escribir esto). Uno pensaría que tendría más sentido que un lado tomara más tiempo para resolver que el otro; de lo contrario, ¿por qué la observación inicial del efecto Meissner no mostró también los signos de resistencia eléctrica cero? ¿Qué está impidiendo que estos equipos de individuos extremadamente talentosos logren lo que otros antes que ellos hicieron en su totalidad?

En el video, el profesor Yue mismo dice que aunque son prometedores, los resultados del equipo no son prueba de que LK-99 sea el avance en superconductividad que hemos estado esperando. Para que eso suceda, tendría que esperar a que una institución creíble confirme tanto el efecto Meissner como las mitades de la resistencia eléctrica cero de la ecuación, al mismo tiempo. E incluso entonces, no será suficiente: su anuncio (con todas las demás distinciones científicas) deberá ser seguido por otras instituciones hasta que haya suficiente superposición en los resultados que diga: “Esto es más que datos fabricados o una simple casualidad”.

Y eso sin mencionar todas las condiciones óptimas que este material debe cumplir para ser el héroe que deseamos que sea. Debe ser lo suficientemente abundante y accesible para que sea relativamente barato de extraer; luego, debe ser relativamente económico de procesar y sintetizar a gran escala; y luego, aún debe convertirse en pie

zas de electrónica realmente utilizables que sean compatibles con nuestros métodos actuales de fabricación. ¡Vaya estándares altos; eso supondría años de trabajo!

Por ahora, LK-99 parece tener algunas limitaciones. Actualmente, es difícil sintetizarlo con altos niveles de pureza (debido a que solo ocurre en áreas muy específicas del compuesto), lo que significa que es probable que el rendimiento sea pobre. Y de hecho, quizás este problema de pureza (reconocido en el documento original) sea la raíz de la mayoría de estos problemas: los científicos han tenido dificultades para crear suficientes cantidades del material que muestren alguna de las características superconductoras o diamagnéticas. Puede haber factores desconocidos a nivel químico que expliquen el bajo rendimiento, pero si eso es cierto, entonces todavía no podemos confiar plenamente en la replicabilidad de los resultados.

Otra limitación es que el material podría ser unidimensional, lo que significa que solo presenta superconductividad en una sección del mismo, lo que podría explicar por qué la levitación en el video original no era uniforme. Aún así, eso implica una serie de aplicaciones posibles, mientras se desbloquean nuevas; nunca es una pérdida total.

Por ahora, el jurado todavía está deliberando sobre las afirmaciones del equipo coreano original sobre un superconductor a temperatura ambiente, y los investigadores de la Universidad del Sureste continuarán estudiando el nuevo material y los métodos de fabricación mientras buscan encontrar la mezcla correcta para replicar el superconductor a temperatura ambiente. Por ahora, algunas afirmaciones han sido confirmadas preliminarmente, mientras que otras siguen siendo inalcanzables. Varios otros equipos también se están apresurando a validar el documento, así que estamos seguros de que aprenderemos más en los próximos días.