Aumento de la temperatura en los superconductores
En 1911, Heike Kamerlingh Onnes, un físico neerlandés, enfrió mercurio a la temperatura del helio líquido, tan solo a unos grados por encima del cero absoluto (alrededor de –270 grados Celsius) y observó algo sorprendente: su resistencia al flujo de corriente desapareció a 4,2 Kelvin. Desde entonces, se ha descubierto que otros materiales, como algunos cupratos, diboruro de magnesio o pnictidos de hierro, se vuelven superconductores a temperaturas más elevadas. Sin embargo, incluso el material con la temperatura crítica (Tc) más elevada, 138 Kelvin, que corresponde a unos -135 grados Celsius, queda lejos de la conductividad a temperatura ambiente (+20 grados Celsius). Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea inició el proyecto «Search for novel mechanisms to increase the critical temperature of a superconductor» (NANOHIGHTC) con el fin de profundizar en el conocimiento necesario para diseñar de forma controlada nuevos superconductores nanoestructurados. El proyecto superó sus objetivos iniciales y dio lugar a veintidós publicaciones en revistas científicas sometidas a revisión y de prestigio y numerosas colaboraciones internacionales. Los estudios sobre los efectos del tamaño finito en distintos tipos de superconductores dieron lugar a un formalismo cuantitativo adecuado para describirlos en el límite en el cual se puede aplicar la teoría del campo medio. Básicamente, la teoría del campo medio reduce un problema de muchos cuerpos al problema de un solo cuerpo realizando el promedio de las interacciones entre partículas. El equipo del proyecto mostró que, en algunos materiales, es posible un aumento de la Tc del 30 %. Estudios adicionales ayudaron a desarrollar un marco teórico para describir las desviaciones respecto del campo medio. Los elementos más destacados de los resultados incluyen la identificación del tamaño mínimo de grano para que se produzca la superconductividad en función de la intensidad del acoplamiento en superconductores a nanoescala acoplados fuertemente. Una segunda línea de investigación estudió la dinámica de no equilibrio y la termalización, que es el proceso mediante el cual las partículas alcanzan el equilibrio térmico o una temperatura uniforme. A la larga, un sistema cuántico interactuante debería alcanzar el equilibrio térmico después de una perturbación instantánea fuera del equilibrio («quench» cuántico). Sin embargo, esto no siempre se observa así. El equipo identificó un conjunto de intervalos de parámetros dentro del cual el sistema no se termaliza después de una perturbación instantánea y también describió una nueva ruta de termalización. NANOHIGHTC logró desarrollar nuevas vías para mejorar la superconductividad y aumentar la Tc. A pesar del interés inmenso que generan los materiales superconductores, se ha demostrado que los conocimientos teóricos detallados de sus mecanismos son un obstáculo para un mayor desarrollo y su industrialización. Los científicos han empezado a derribar este obstáculo, lo cual allana el camino hacia materiales nuevos y aplicaciones en un futuro próximo.
