Superdieléctricos ¿la batería perfecta?

Publicado el Jueves, 3 de abril de 2008 por MiGUi en Tecnología
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Vía Physics World.

Los superconductores son un tipo de materiales que a temperaturas ultrafrías pierden prácticamente toda resistencia eléctrica. Ahora, un grupo de investigadores han descubierto un nuevo tipo de material que se comporta al contrario, es decir, un superaislante que retiene indefinidamente la carga eléctrica.

Christoph Strunk de la Universidad de Regensburg en Alemania, cuyo equipo incluye a Valerii Vinokur del Argonne National Laboratory en EEUU y a otros científicos alemanes, estadounidenses y belgas, encontraron este comportamiento en finas láminas de nitrato de titanio (TiN), un tipo de material cerámico extremadamente resistente, enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15ºC) en el interior de un campo magnético.

Aunque curiosamente este material en esas condiciones se comporta como un superconductor, el equipo encontró que bajo estas condiciones la resistencia crece inusualmente hasta infinito (Nature 452 613).

En los años 90 según las observaciones, cuando se producía un cambio de estado cuántico -es decir, entre dos estados ordenados al cero absoluto- era el momento idóneo para encontrar nuevos tipos de estados ordenados.

dice Stephen Julian, un investigador de Física de Bajas Temperaturas de la University of Toronto, Canadá.

Este descubrimiento parece ser un precioso e inesperado caso de esto: un superaislante en la frontera entre el estado fundamental superconductor y el estado aislante ordinario

En un superconductor, la resistencia desaparece porque los electrones se emparejan formando "pares de Cooper". Estas parejas se mueven de forma colectiva como una única entidad. Cuando un superconductor se comprime hasta formar una capa granulada, entonces ese comportamiento colectivo se rompe y el desorden fueerza a los pares de Cooper a quedar aislados del resto, produciendo regiones aisladas conocidas como junturas Josephson, y los pares de Cooper individuales pueden traspasarlas únicamente por efecto túnel.

Físicos habían encontrado esto previamente muy cerca del cero absoluto. Las regiones aisladas quedan cargadas bloqueando el flujo de corriente. Pero este equipo encontró que aplicando un campo magnético intenso de 0.9 T, las capas de nitrato de titanio permanecen en el estado de superaislante hasta los 70mK de temperatura.

Para explicar este comportamiento, el equipo ha sugerido que los roles de la carga y el flujo magnético se intercambian. En estado superconductor, el campo magnético penetra en el material en forma de vórtices cuánticos, que rotan en direcciones alternas. Los pares de Cooper son libres de circular a su través por efecto túnel.

Pero en la fase de superaislante, esto no ocurre así. Los vórtices hacen que la corriente deje de fluir.

Un superaislante no puede darse sin la existencia de superconductividad en esa misma capa de material. Por ello nos referimos a ello como el estado opuesto a la superconductividad.

Almacenando la carga

Vikonour explica que el fenómeno podría aplicarse para fabricar baterías ideales, debido a que un material superaislante -además de bloquear el tránsito de corriente- no deja nunca que la carga se escape.

Aún queda un largo trecho para lograr un dispositivo comercial. No obstante, como es habitual, es difícil predecir la rapidez de la industria tecnológica.

A pesar de ello, el equipo espera hacer frente a problemas más inmediatos, como es que su trabajo sea aceptado por otros físicos de la Materia Condensada, puesto que la interpretación teórica sigue en discusión.

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    Los superconductores son un tipo de materiales que a temperaturas ultrafrías pierden prácticamente toda resistencia eléctrica. Ahora, un grupo de investigadores han descubierto un nuevo tipo de material que se comporta al contrario, es decir, un superaislante que retiene indefinidamente la carga eléctrica.

    Christoph Strunk de la Universidad de Regensburg en Alemania, cuyo equipo incluye a Valerii Vinokur del Argonne National Laboratory en EEUU y a otros científicos alemanes, estadounidenses y belgas, encontraron este comportamiento en finas láminas de nitrato de titanio (TiN), un tipo de material cerámico extremadamente resistente, enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273,15ºC) en el interior de un campo magnético.

    Aunque curiosamente este material en esas condiciones se comporta como un superconductor, el equipo encontró que bajo estas condiciones la resistencia crece inusualmente hasta infinito (Nature 452 613).

    En los años 90 según las observaciones, cuando se producía un cambio de estado cuántico -es decir, entre dos estados ordenados al cero absoluto- era el momento idóneo para encontrar nuevos tipos de estados ordenados.

    dice Stephen Julian, un investigador de Física de Bajas Temperaturas de la University of Toronto, Canadá.

    Este descubrimiento parece ser un precioso e inesperado caso de esto: un superaislante en la frontera entre el estado fundamental superconductor y el estado aislante ordinario

    En un superconductor, la resistencia desaparece porque los electrones se emparejan formando "pares de Cooper". Estas parejas se mueven de forma colectiva como una única entidad. Cuando un superconductor se comprime hasta formar una capa granulada, entonces ese comportamiento colectivo se rompe y el desorden fueerza a los pares de Cooper a quedar aislados del resto, produciendo regiones aisladas conocidas como junturas Josephson, y los pares de Cooper individuales pueden traspasarlas únicamente por efecto túnel.

    Físicos habían encontrado esto previamente muy cerca del cero absoluto. Las regiones aisladas quedan cargadas bloqueando el flujo de corriente. Pero este equipo encontró que aplicando un campo magnético intenso de 0.9 T, las capas de nitrato de titanio permanecen en el estado de superaislante hasta los 70mK de temperatura.

    Para explicar este comportamiento, el equipo ha sugerido que los roles de la carga y el flujo magnético se intercambian. En estado superconductor, el campo magnético penetra en el material en forma de vórtices cuánticos, que rotan en direcciones alternas. Los pares de Cooper son libres de circular a su través por efecto túnel.

    Pero en la fase de superaislante, esto no ocurre así. Los vórtices hacen que la corriente deje de fluir.

    Un superaislante no puede darse sin la existencia de superconductividad en esa misma capa de material. Por ello nos referimos a ello como el estado opuesto a la superconductividad.

    Almacenando la carga

    Vikonour explica que el fenómeno podría aplicarse para fabricar baterías ideales, debido a que un material superaislante -además de bloquear el tránsito de corriente- no deja nunca que la carga se escape.

    Aún queda un largo trecho para lograr un dispositivo comercial. No obstante, como es habitual, es difícil predecir la rapidez de la industria tecnológica.

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