• Investigadores del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile (DFC-UChile), encabezados por Javiera Cabezas Escares, entregan los primeros datos del tipo de enlace y estructura electrónica del LK99, material reportado por científicos surcoreanos hace unos días, como el primer superconductor a temperatura y presión ambiente, lo que, de ser efectivo, revolucionará el mundo de la energía.
Cuando en 1911, H. Kamerlingh Onnes descubrió la superconductividad, revolucionó la física al mostrar que cuando ciertos materiales eran enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto (−273.15 °C), permitían que la electricidad fluyera sin resistencia, lo que los hacía muy eficientes para transportar energía. Con el tiempo, aparecieron superconductores que podían funcionar a temperaturas mucho menos extremas -llamados de “alta temperatura o HTS” (-150°C), pero que presentan inconvenientes prácticos y económicos para transformar la industria electrónica y de la energía, con aplicaciones a gran escala.
Hasta que la semana pasada, un equipo científico surcoreano (Lee, Kim y Kwon) publicó un archivo titulado “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor”, donde presentaban el LK-99, un superconductor que funcionaría a temperatura y presión ambiental, lo que lo convertiría en la gran revolución esperada para esta área. La publicación incluía un video del material levitando sobre un imán. El revuelo a nivel científico no se hizo esperar.
Más de 15 grupos de investigación están intentando replicar dicho resultado y otros publicando los primeros artículos científicos que analizan el material, con evidencia en contra y a favor del hallazgo. El último de ellos es un trabajo elaborado por científicos del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, que se convierte en el primero en estudiar el tipo de enlace de este material, entregando datos que confirmarían su potencial.
El artículo, “Theoretical insight on the LK-99 material”, publicado ayer en arXiv https://arxiv.org/abs/2308.01135 por Javiera Cabezas, Nicolás Barrera, Carlos Cárdenas y Francisco Muñoz analiza tanto los enlaces de este material como su estructura electrónica. “En nuestro estudio proporcionamos información teórica sobre este material, con el fin de contribuir a esta emocionante nueva discusión. El LK-99 es una apatita de plomo, donde una cierta cantidad del plomo es reemplazada por cobre. Usando la Teoría Funcional de la Densidad pudimos ver cómo la incorporación del átomo de cobre sobre la apatita transforma el material de aislante a metal. Explorando el acoplamiento electrón-fonón (responsable de la superconductividad), encontramos efectos totalmente nuevos y únicos. Nuestros resultados revelan características que sugieren una posible superconductividad de alta temperatura”, dice Javiera Cabezas, tesista de doctorado en el DFC-UChile y principal responsable de la investigación.
Francisco Muñoz, académico del DFC-UChile y parte del estudio agrega que “los enlaces y estructura electrónica de este material son muy extraños, distintos a los materiales tradicionales y el acoplamiento electrón-fonón -responsable de superconductividad- es gigantesco, superior a cualquier cosa que hayamos visto”, indica.
Aunque la evidencia encontrada no es concluyente aún, “este material efectivamente podría ser el superconductor a temperatura y presión ambiente que indican sus autores. De ser cierto, este sería el santo grial de la superconductividad”, afirma el doctor Muñoz.
Lo anterior, abriría un mundo de nuevas aplicaciones prácticas en el área, agrega Javiera Cabezas. “Desde líneas eléctricas más eficientes y baratas, electrónica de alta velocidad, mejores resonancias magnéticas hasta trenes que levitan magnéticamente y que, por supuesto, prometen ser más rápidos y, energéticamente, más eficientes que los convencionales”, dice.
Mientras tanto, la discusión científica sigue abierta y sumando nuevos trabajos que aporten antecedentes que confirmen o no este hallazgo, que podría generar un salto hacia el futuro.
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Comunicaciones DFC-UChile
