Boletín UNAM-DGCS-379
Ciudad Universitaria
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CIENTÍFICOS DE LA UNAM BUSCAN NUEVOS MATERIALES PARA AHORRAR ENERGÍA
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Con superconductores que funcionen a
temperatura ambiente para múltiples usos
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Informó Manuel de Llano, del Instituto de
Investigaciones en Materiales, en el marco de las celebraciones del Año
Internacional de la Física 2005
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Podrían diseñarse escáneres de imagenología
médica portátiles y baratos; supercomputadoras, coches eléctricos, cohetes y
extractores de impurezas del agua, adelantó
Científicos de la UNAM
buscan materiales superconductores que funcionen a temperatura ambiente para
obtener energía limpia, barata y abundante a partir de la fusión nuclear;
potencia eléctrica hasta duplicar la actual, producida por generadores convencionales;
nuevos tipos de baterías recargables de alto almacenamiento; o
electrodomésticos con bajo consumo.
Así lo informó Manuel
de Llano, miembro del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM), en el
marco de las celebraciones del Año Internacional de la Física 2005 en el Teatro
del Museo de las Ciencias, Universum.
Explicó que otros
posibles usos son el diseño de escáneres de imagenología médica (por ejemplo,
de resonancia magnética nuclear) portátiles y baratos; o bien,
supercomputadoras ultra-rápidas del tamaño de una caja de zapatos; coches
eléctricos baratos y no contaminantes; cohetes con menor combustible o sistemas
para extraer impurezas del agua, entre otros adelantos.
Todo ello sería
posible con superconductores que funcionasen a una temperatura mayor a la de
los convencionales, que pierden toda resistencia eléctrica por debajo de cierta
gradación que, hasta ahora, es demasiado baja, de 109 grados centígrados bajo
cero, indicó.
Con ello se podría
utilizar el agua como refrigerante, en vez de nitrógeno o helio líquidos, que
resultan caros y aparatosos en su manejo. Ello permitiría revolucionar las
industrias eléctrica, médica, de computación y transportes, adelantó.
Señaló que su
aplicación más común y familiar son los gigantescos aparatos para hacer
tomografías en los hospitales, con los cuales se obtienen imágenes del interior
del cuerpo humano. Son electroimanes con bobinas de corriente eléctrica que
deben ser sumergidos en un medio líquido (hasta ahora helio). Otro ejemplo son
los trenes bala, que funcionan por levitación magnética.
Recordó que la escala
centígrada de temperaturas establece que a la presión de una atmósfera, el
punto de congelación del agua corresponde a cero grados, y el de ebullición a
cien. Debido a que se trata de una escala arbitraria, en ella existen
temperaturas inferiores, “bajo cero”.
En física y en ciencia
en general se buscó disponer de una tasa absoluta de temperaturas, en donde los
cero grados correspondieran al registro más bajo posible desde el punto de
vista termodinámico, agregó. Por esta razón se estableció la escala kelvin, que
tiene su inicio en el cero absoluto (es decir, 273 grados centígrados bajo
cero). En esta tasación no hay índices negativos.
Así, la temperatura
crítica es aquella en donde un metal adquiere la propiedad de ser
superconductor. En el niobio, por ejemplo, corresponde a 9 grados kelvin, pero
en combinación con otros metales, como estaño o aluminio, se encontraron
magnitudes más altas, reveló.
Manuel de Llano
refirió que este fenómeno se descubrió en 1911, cuando la resistencia eléctrica
del mercurio se destruyó por debajo de 4.15 grados kelvin. Con el paso del
tiempo se mezclaron elementos en aleaciones binarias y ternarias para estudiar
si se podía llegar a una gradación ambiente.
De los elementos de la
tabla periódica, 85 son metales, es decir,
precisó, conductores eléctricos, y de éstos, más de 43 son
superconductores, algunos sólo cuando están bajo altas presiones, como el
azufre.
El niobio tiene la
temperatura crítica más alta, de 9.3 kelvin, y la más baja es de 0.0003, la
cual corresponde al rodio. El científico señaló que se han encontrado alrededor
de seis mil aleaciones binarias y ternarias que no habían llegado más allá de
los 23 grados. Sin embargo, para un uso comercial se requiere de 300 grados
kelvin (correspondientes a 27 grados centígrados), que es la temperatura
ambiente.
Se logró llegar a los
164 grados. Sin embargo, reconoció, desde hace 12 años no ha habido ningún otro
avance. “Es difícil averiguar exactamente qué pasa a nivel electrónico, atómico
y molecular en los superconductores, de ahí el interés por estudiarlos”.
Por ejemplo, indicó,
no se ha puesto la suficiente dedicación a fenómenos relacionados con la
superconductividad, como el quinto estado de la materia (después del gas,
sólido, líquido y plasma) conocido como condensado de Bose-Einstein.
Cuando un objeto se
siente caliente, los átomos en su interior se mueven rápidamente en direcciones
aleatorias, y cuando frío, lo hacen lento. Así, la temperatura describe el
intervalo de velocidades de un grupo atómico, explicó.
En esta nueva
conformación material se agrupan a un nivel de baja energía y se quedan
quietos. Dicho fenómeno, concluyó, podría resultar de interés para entender y
alcanzar un día la superconductividad a altas temperaturas.
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Manuel
de Llano, miembro del Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM,
aseveró que se buscan superconductores que funcionen a temperatura ambiente
para usos energéticos.
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Escáneres de imagenología médica portátiles y baratos; supercomputadoras ultra-rápidas, y coches eléctricos son algunas de las aplicaciones de los superconductores, informó el investigador de la UNAM Manuel de Llano.