Hace unos días, ha estado en boca de la comunidad científica el nombre del LK-99 como un superconductor. Lo que lo hace especial, si se confirma, es que sería un superconductor a temperatura ambiente y fácil de reproducir en un laboratorio. Hay muchas implicaciones con este descubrimiento, y sus aplicaciones al mundo real podrían suponer grandes avances.
Pero hay muchas dudas al respecto de este nuevo material. Aquí os explicamos lo que significa que sea un superconductor a temperatura ambiente, qué es un superconductor, y qué implicaciones tendría en casos de uso que podríamos experimentas en el día a día.
Índice de contenido
¿Qué es el LK-99?
El LK-99, nonmbre que se le ha dado a este superconductor y que son las silgas de “Lee‒Kim‒1999”; es un potencial superconductor a temperatura ambiente. Tiene una estructura hexagonal modificada de plomo‒apatito debido a pequeñas cantidades de cobre. Afirman que el material fue descubierto y fabricado por primera vez por un equipo de investigadores que incluye a Sukbae Lee y Ji-Hoon Kim de la Universidad de Corea. Afirman que funciona como un superconductor a presión ambiental, o temperatura ambiente; y por debajo de 400 Kelvin, que serían 126, 9 °C, o 260,3 °F.
Esto significaría que sería un superconductor que podría funcionar sin apenas refrigeración externa y podría soportar grandes operaciones de ser cierto el descubrimiento. Por ahora no está confirmado que exista y sus propiedades sean como indican.
¿Por qué debemos referirnos al LK-99 como “presunto” superconductor?
A día 2 de agosto de 2023, no se ha confirmado que el material sea superconductor a ninguna temperatura. La síntesis del LK-99 y la observación de su superconductividad no han sido revisadas por pares ni han sido replicadas de forma independiente. Es cierto que el anuncio fue ampliamente compartido. Pero por parte de los grupos científicos, ha habido mucho escepticismo por la naturaleza extraordinaria de las afirmaciones, además de ciertos errores e inconsistencias en los artículos publicados previamente. Los equipos independientes están intentando replicar el trabajo del equipo de Corea del Sur, y se esperan resultados en agosto de 2023 debido al aparentemente sencillo método de producir el material en un laboratorio.
Los estudios iniciales que anunciaron el descubrimiento se cargaron en el repositorio de acceso abierto de preprints electrónicos arXiv. Lee, uno de los creadores; afirmó que los documentos preliminares cargados estaban incompletos. El otro crador, Hyun-Tak Kim; afirmó que uno de los documentos contenía defectos.
¿Por qué importa el proceso científico?
En cualquier proceso científico, existen varios pasos antes de ser considerado y aceptados. Por ahora, el LK-99 es un presunto superconductor y una teoría. Para que sea aceptado y validado, el estudio que se ha presentado sobre su fabricación y propiedades tiene que ser replicado.
Es decir, que varios equipos independientes tienen que poder rehacer lo que afirma el paper del LK-99, y que ofrezca los mismos resultados, o lo suficientemente parecidos como para poder afirmarlos. En cuanto varios equipos independientes puedan confirmar y no discutir la existencia, proceso y cualidades del LK-99, podremos dejar de decir “presuntamente” y confirmar su existencia.
Puedes consultar aquí el paper con la investigación del superconductor LK-99. Este es el documento que comenta y afirma el desarrollo, sus materiales y sus propiedades. La comunidad científica lo está poniendo a prueba.
¿De qué se compone el LK-99?
Según afirma el paper original del LK.-99, su composición química es Pb₉Cu(PO₄)₆.
Lee et comentaron que su método para la síntesis química del material LK-99 es producir lanarkita a partir de una mezcla molar 1:1 de polvos de óxido de plomo(II) (PbO) y sulfato de plomo(II), calentarlos a 725 °C durante 24 horas. Produjeron fosfuro de cobre(I) mezclando polvos de cobre y fósforo en una proporción molar de 3:1 en un tubo sellado al vacío y calentándolo a 550 °C durante 48 horas.
Los cristales de lanarkita y fosfuro de cobre se molieron juntos hasta obtener un polvo, que luego se colocan en un tubo sellado al vacío y calentando a 925 °C entre 5 a 20 horas. Esta fácil fabricación (fácil desde el punto de vista científico) es lo que ha hecho despertar el escepticismo de la comunidad científica, porque de ser tan fácil, ya se habría descubierto y replicado hace años.
¿Es LK-99 el primer superconductor a temperatura ambiente?
De confirmarse, lo sería. Pero no es el primer intento de ello. Ha habido numerosos intentos de hacer un superconductor a temperatura y presión ambiente, pero todos han sido refutados.
¿Por qué genera escepticismo el LK-99?
Primero, porque ha habido numerosos intentos de ellos, y todos han sido demostrados como falsos o no replicables. Luego está que significaría que un material genera sin apenas presión ni refrigeración, y hasta en temperaturas que son superiores a la ebullición del agua. Sería algo parecido a energía infinita, dicho de una forma simplista; con lo que el que se haya conseguido un material superconductor que no haya que refrigerar, se mira sobre todo con mucha duda.
También destaca del escepticismo su fabricación. El paper señala que son materiales y procesas relativamente comunes. Esto lleva a dudas por la simple lógica de que si es tan sencillo, ya se habría hecho en diversos experimentos en laboratorios del resto del mundo.
¿Qué es un superconductor y ejemplos?
Un material superconductor es uno que puede conducir corriente eléctrica sin apenas resistencia ni pérdida de energía por el camino, a baja temperatura. Abajo listamos ejemplos de materiales superconductores:
- Carbono, en una forma modificada
- Cadmio
- Circonio
- Cromo en una forma modificada
- Azufre bajo condiciones altas de presión
- Uranio
- Litio
- Selenio bajo condiciones altas de presión
- Niobio
- Berilio
- Osmio
- Molibdeno
- Titanio
- Estroncio bajo condiciones altas de presión
- Rutenio
- Vanadio
- Bario bajo condiciones altas de presión
- Rodio
- Oxígeno bajo condiciones altas de presión
- Boro bajo condiciones altas de presión
- Calcio bajo condiciones altas de presión
- Iridio
- Wolframio
- Silicio bajo condiciones altas de presión
- Tecnecio
- Tantalio
- Americio
- Renio
- Fósforo bajo condiciones altas de presión
- Aluminio
- Indio
- Mercurio
- Galio
- Talio
- Arsénico bajo condiciones altas de presión
- Estaño
- Cinc
- Bromo bajo condiciones altas de presión
- Plomo
¿Qué hacen los superconductores?
Los materiales superconductores normalmente pueden trabajar a temperaturas extremas bajo cero, entre -170º C y -200º C. A esas temperaturas les permite liberar los campos magnéticos de su interior, lo que les otorga levitación. Al ser superconductores en el estado de refrigeración necesario, no pierden energía al conducirla y no se pierde calor en ella, de forma que un cable de alta longitud no pierde potencia ni tensión.
¿Cómo se destruye un superconductor?
Cuando un campo magnético es lo suficientemente grande, puede destruir el estado de superconductor de un conductor. Esto es porque un superconductor genera un campo magnético que le hace levitar, pero si se encuentra con otro campo magnético de suficiente fuerza, este anularía cualquier efecto que tuviera.
¿Dónde se usa el superconductor?
Los superconductores, debido a sus altas propiedades magnéticas, se emplean en dispositivos de gran tamaño que necesitan una baja resistencia y un alto campo magnético.
¿Dónde se aplica un superconductor?
Entre las aplicaciones de los superconductores se encuentran los escáneres de resonancia magnética, los generadores, los trenes de alta velocidad y los aceleradores de partículas. De ser cierto, el LK-99 permitiría aplicarse en todos estos casos, sin necesitar de grandes dispositivos ni herramientas de refrigeración.
¿Cuál fue el primer superconductor?
El mercurio fue el primer material al que se le descubrió sus propiedades de superconducción, en el año 1911.
¿Cuáles son los tipos de superconductores?
Existen dos tipos de superconductores, diferenciados por el campo magnético que generan. El primer tipo de superconductores no permiten en que penetre un campo magnético externo, lo que lleva a un esfuerzo energético alto, e implica la ruptura brusca del estado superconductor si se supera la temperatura crítica.
Los superconductores de tipo II son “superconductores imperfectos” porque su campo magnético penetra a través de pequeñas canalizaciones. Cuando a un superconductor de tipo II le aplicamos un campo magnético externo débil lo repele perfectamente. Si lo aumentamos, el sistema se vuelve inestable y prefiere introducir vórtices para disminuir su energía. Estos van aumentando en número colocándose en redes de vórtices que pueden ser observados mediante técnicas adecuadas. Cuando el campo es suficientemente alto, el número de defectos es tan alto que el material deja de ser superconductor. Este es el campo crítico que hace que un material deje de ser superconductor y que depende de la temperatura.
¿Qué diferencia hay entre un conductor y un superconductor?
Se parecen en que ambos materiales o compuestos pueden conducir la electricidad. Pero la diferencia crucial entre un conductor y un material superconductor es que la resistencia de un superconductor desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de su temperatura crítica y genera campos electromagnéticos. Esto es lo que lo hace tan útiles en el campo de la electrónica y tecnología.
¿Cómo se enfrían los superconductores?
Los superconductores deben de enfriarse a temperaturas extremadamente bajas. Es posible enfriarlos con soluciones de nitrógeno líquido. Pero su mantenimiento y transporte es caro, y hasta peligroso si no se opera correctamente, por eso solamente se usan superconductores en muy pocos campos.
¿Por qué es importante el LK-99 como superconductor a temperatura ambiente?
La propiedad de superconductor genera campos electromagnéticos, o imanes gigantes capaces de ejercer suficiente fuerza más que su propio peso. Por ejemplo, es lo que se usa en los trenes magnéticos de alta velocidad.
Con el LK-99, de ser real, de tener un proceso simple para obtener el material y con ello la superconductividad a temperatura ambiente, permitiría aplicarse a numerosos campos que ya no necesitarán de tan grandes y costosos dispositivos de refrigeración y otros campos donde la resistencia eléctrica es crítica.
