Los superconductores monocristalinos son un tipo de superconductor de alta temperatura crítica que permite trabajar a temperaturas próximas a 0°C. Se caracterizan por estar construidos con una sola capa cristalina. En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué es un conductor monocristalino, sus características, quién lo inventó y sus aplicaciones.
Principio de la superconducción
Toda corriente de electrones que circula a través de un material conductor experimenta una pérdida de energía, Esto es ocasionado por los choques de los electrones (que forman parte de los átomos) contra los elementos de las redes cristalinas que atraviesan.
La disminución de velocidad del flujo de electrones varía en función de la configuración de estas redes. Pero en condiciones normales, ocasiona siempre una pérdida proporcional al desprendimiento de calor, como explica el principio de la transformación de la energía.
Origen del superconductor monocristalino
En la década de 1980, un renovado interés hacia el fenómeno de la superconductividad condujo al descubrimiento de una serie de materiales que, a muy bajas temperaturas, no oponían resistencia al paso de los electrones (ver historia de los superconductores).
El fenómeno, que obedece sencillamente a una modificación en la configuración de las redes, había sido descubierto en 1911 por el holandés Heike Kamerlingh Onnes, pero durante casi medio siglo no pasó de ser una curiosidad de laboratorio sin aplicaciones prácticas aparentes.
En efecto, el coste del procedimiento necesario para obtener temperaturas cercanas al cero absoluto (- 273°C), muy elevado, no compensaba su rentabilidad eléctrica. Más tarde, en 1987, la aparición de materiales con propiedades superconductoras a temperaturas bastante superiores al cero absoluto estimuló las investigaciones en este campo. Se denominaron superconductores de temperatura crítica elevada.
Ello condujo al descubrimiento de las propiedades superconductoras de ciertos materiales, particularmente algunos óxidos cuprosos. Propiedades tanto más interesantes cuanto se manifestaban a temperaturas próximas a los 0°C e incluso superiores. Este descubrimiento reportaría casi inmediatamente un premio Nobel a sus autores, los suizos Bednorz y Müller.
La invención del superconductor monocristalino
Uno de los problemas que habían puesto de manifiesto los estudios sobre la superconductividad estaba relacionado con el grosor de los materiales superconductores. En efecto, unos materiales formados por varias capas tienden a disipar la energía con mayor facilidad que los materiales constituidos por una sola capa cristalina.
Partiendo de este hecho, los laboratorios Fujitsu, pertenecientes a la firma japonesa del mismo nombre, desarrollaron una técnica de fabricación de cristales superconductores cuyo grosor se reducía a una única capa cristalina (de ahí que se denominen monocristales) que vienen a medir un tercio de micra.
Aplicaciones de los superconductores monocristalinos
El material en cuestión, que puede ser utilizado en la fabricación de componentes electrónicos, es un compuesto de bismuto, estroncio, calcio, cobre y oxígeno y pertenece al grupo de los materiales cerámicos.
En electrónica, un material de estas características permite fabricar grandes circuitos integrados con una pérdida de energía mínima y una velocidad hasta ahora no igualada. Asimismo, permite construir aparatos de medición ultrasensibles, como los S.Q.U.I.D. (Superconducting Quntum lnterference Device), capaces de medir variaciones muy sutiles del campo magnético.
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