TRA&A'O ENCARGADO
Un()ers(dad Nac(ona* de* A*t(p*ano!Pun A*t(p*ano!Puno o
INGENIERIA QUIMICA
Superconductores
Curso: MATERIALES DE INGENIERIA QUIMICA
Docente:
ING. GREGORIO
PALOMINO.
Presentado por: LEYDI MAIDANA PARI GALLEGO GALLEGOS. S.
Seestre: III !
!
DEDICATORIA Este presente tra+a,o se *o ded(co con uc-o aor pr(eraente a D(os ue e -a dado *a )(da. A ( adre por estar a-/ cuando 0s *a neces(te.
SUPERCONDUCTORES
DEDICATORIA Este presente tra+a,o se *o ded(co con uc-o aor pr(eraente a D(os ue e -a dado *a )(da. A ( adre por estar a-/ cuando 0s *a neces(te.
SUPERCONDUCTORES
CAPITULO I. INTRODUCCION DE LOS
SUPERCONDUCTORES. • •
Descubridores de los superconductores superconductores Reseña histórica
CAPITULO CAPITULO II. II . SUPERCONDUCTORES
CONCEPTO DE SUPERCONDUCTORES. SUPERCONDUCTORES. L TEORI DE !CS" !CS" E#ECTO $EISSNER" E#ECTO %OSEP&SON CAPITULO CAPITULO III. II I. TIPOS ' USOS DE $TERILES $TERILES SUPERCONDUCTORES • •
•
• • •
CLSI#ICCION DE LOS $TERILES SUPERCONDUCTORES. TIPO I O SU(ES TIPO II O DUROS Superconductoras a )altas* te+peraturas
CAPITULO I. INTRODUCCION DE LOS SUPERCONDUCTORES
Descubridores de los superconductores.
En 1911, el físico holandés Kammerlingh Onnes observó que la resistencia eléctrica del mercurio adquiría un valor de cero cuando éste se enfriaba a una temperatura cercana al cero absoluto (!" grados Kelvin o menos "#9 grados $elsius%!&e este modo se descubrió el fenómeno de la superconductividad!
En 19'', eissner ) Ochsenfeld descubrieron que cuando se le aplica un campo magnético e*terno a un material superconductor, éste lo recha+a! a combinación de estas propiedades (conductividad infinita ) e*pulsión del campo magnético% caracteri+an a los materiales superconductores! a doctora Eli+abeth $havira artíne+, investigadora del -nstituto de -nvestigación en ateriales de la ./0, nos narra algunos de los episodios ms importantes de la ciencia de materiales que siguieron a estos descubrimientos! &urante las primeras décadas de este siglo se llegó a pensar que la superconductividad quedaría su2eta sin remedio a mu) ba2as temperaturas! Empero, a principio de los setenta se obtuvo un material superconductor (una aleación de niobio '3germanio%a una temperatura crítica de "' grados Kelvin! a temperatura crítica, es aquella a la que un material se hace superconductor! En 194#, el físico Karl 0le* 5ller, del laboratorio de -6 en 7urich,observó que un ó*ido cermico, compuesto de bario, lantano ) cobre tenía una temperatura crítica de '8 grados Kelvin!Estaba en marcha la carrera por obtener superconductores de altas temperaturas! En 194, el grupo del doctor $hu, en Estados .nidos, descubrió un material de itrio3bario3cobre3o*ígeno que es superconductor a 9' grados Kelvin (menos 148 grados centígrados%! .n gran pasó, pues )a se podía prescindir del helio líquido, que es mu) caro, para enfriar el material! a temperatura crítica había superado los grados Kelvin (menos 19# grados $elsius%, punto de licuefacción del nitrógeno, que es mu) abundante! 0 principio de los ochenta el químico francés 6ernard :aveou sinteti+ó un compuesto
de
bismuto3estroncio3cobre3o*ígeno!
;osteriormente,
otros
investigadores notaron que al aumentar los planos de cobre3o*ígeno de este compuesto aumentaba la temperatura crítica! ;ero, como todo, esto tiene un límite!
:ecientemente, el doctor $hu elaboró un material que contiene mercurio sometido a altas presiones ) reportó que su temperatura crítica es de 1#< grados Kelvin (menos 184 grados centígrados%! a ms alta hasta ahora en un material estable! os nuevos compuestos cermicos de alta temperatura crítica tienen una estructura cristalina del tipo de la persiquita! ==Estos compuestos tienen deficiencia de
o*ígenos
(aniones%
)
esta
deficiencia
les
da
las
propiedades
superconductoras>>! RESEÑA HISTORICA
a historia de la superconductividad comen+ó en 1911 en e)den, cuando el físico holandés ?ei@e Kammerling Onnes (foto% desarrolló las primeras técnicas criogénicas para enfriar muestras de materiales hasta algunos grados por encima del cero absoluto (correspondiente a cero Kelvin, es decir, A"',1< B$%! Cue el primero que consiguió llevar el helio por deba2o de su punto de licuefacción (,"K%, abriendo así el campo de las mu) ba2as temperaturas! 0l principio, Kamerlingh Onnes Dmonopoli+óD completamente este campo, )a que e)den fue, hasta 19"', el nico lugar del mundo que disponía de helio líquido! En aquellas épocas se sabía que los metales tienen una resistividad que disminu)e de manera prcticamente lineal con la temperatura hasta unos "8 K, ) se quería averiguar que ocurría con esta resistividad en las pro*imidades del cero absoluto! Kamerlingh Onnes se dio cuenta mu) pronto de que era necesario disponer de metales mu) puros, si quería obtener resultados libres de toda ambig5edad! Eligió el mercurio, elemento que puede conseguirse con un alto grado de pure+a ) que adems es conductor en estado metlico! &e este modo, ) enfriando el mercurio a mu) ba2a temperatura, pudo observar un fenómeno nuevo ) totalmente inesperadoF a una temperatura de ," K, el mercurio pasaba bruscamente a un estado en el que, repentinamente, no ofrecía resistividad alguna al paso de la corriente eléctrica! Esta transición se manifestaba por una caída mu) brusca de la resistividad! Kamerlingh Onnes había descubierto la superconductividad!
;oco después se observó que la misma transición al estado de superconductor se producía en otros metales, como el plomo o el niobio, a temperaturas críticas ligeramente ms altas! En todos los casos la temperatura que se requería era sólo un poco ma)or que la del cero absoluto, que en la prctica nicamente podía conseguirse sumergiendo un tro+o del material en helio líquido, que hierve a ," K a la presión atmosférica normal! Onnes pensó enseguida la posibilidad de construir un electroimn de alto campo ), en 191', constru)ó una bobina de plomo para ensa)ar la idea! os resultados fueron desconcertantes! Gi bien la bobina era superconductora en tanto que la corriente de e*citación fuera pequeHa, cuando el campo magnético e*cedía de una intensidad moderada el plomo pasaba siempre al estado resistivo! E*perimentos ulteriores mostraron que todos los superconductores metlicos puros presentaban una intensidad de campo crítica que les era propia ) que estaba claramente definida, siendo usualmente menor de 8,1 IJ al llegar a este valor, la superconductividad se e*tinguía sbitamente! ;osteriormente a partir de los aHos 19'8, la superconductividad se observó también en cuerpos compuestos, principalmente en aleaciones intermetlicas! En 19'', ! eissner ) :! Ochsenfeld observaron un fenómeno adicionalF la e*clusión del flu2o magnético e*terno cuando el superconductor es enfriado por deba2o de su temperatura critica Ic! En su honor este efecto se conoce ho) en día como efecto eissner ) es el responsable de la imagen típica que todos asociamos con la superconductividadF la de un pequeHo disco de material refrigerado flotando libremente en el aire por encima de un imn (foto%! El e*perimento de eissner demostró que el superconductor no cumplía con la formulación clsica de las ecuaciones de a*Lell para resistividad nula! En 19'< los hermanos Crit+ ) ?ein+ ondon desarrollaron una teoría fenomenológica de la superconductividad, es decir, estudiaron cómo ocurren las cosas en un superconductor, pero no el porqué! En esta teoría, a las ecuaciones de a*Lell se agregaban dos ecuaciones complementarias para el efecto
eissner, para demostrar que el campo magnético decae en el interior del superconductor con una longitud característica conocida como longitud de penetración l! 0dems Crit+ ondon sugirió que la superconductividad es una manifestación de la mecnica cuntica operando a escala microscópica! En la década de los <8 se hacen enormes progresos en la bsqueda de materiales superconductores con temperaturas críticas ma)ores ) campos críticos ms intensos, especialmente en los grandes laboratorios americanos tales como los de la Meneral Electric, 6ell Ielephone, estinghouse, etc!, dando lugar a la aparición de superconductores tipo -- caracteri+ados por una e*pulsión parcial del flu2o magnético conservndose la resistividad cero! Este tipo de materiales normalmente son aleaciones intermetlicas que poseen temperaturas críticas ms altas ) campos magnéticos críticos ms intensos que los correspondientes a superconductores tipo -! os superconductores ms usados en la generación de campos magnéticos de varias Ieslas son compuestos de /bAIi ) /bAGn! El primer intento de e*plicación de lo que ocurría en las entraHas de un superconductor se debe a CrNlich en 19<8, el cual se basó en unos e*perimentos de la época que pusieron de manifiesto que la temperatura de transición tenía mucho que ver con la masa de los iones del material! Mracias a estos traba2os, fue abriéndose paso la idea de que la superconductividad era una fase distinta de la materia! a teoría bsica del comportamiento de un superconductor respecto un campo magnético e*terno fue descripta por el físico ruso 0le*ei 0! 0bri@osov en los aHos cincuenta, en base a los traba2os de Min+burg ) andau (los tres respectivamente en las tres fotos de arriba%! ;ero hubo que esperar hasta 19<, cuando 6ardeen, $ooper ) Gchrieffer (los tres respectivamente en las tres fotos de aba2o% desarrollaron la teoría cuntica que e*plicaba me2or la superconductividad, conocida en su honor como teoría 6$G! a misma parte de la e*istencia de los D;ares de $ooperD, como una pare2a de
electrones con momento ) spin opuestos unidos por una fuer+a de tipo atractivo producida por la interacción con la red de iones positivos en la cual ellos se mueven! 0sí superconductividad aparece como consecuencia de la e*istencia de los pares de $ooper mediados por la interacción electrónAfonón!0símismo la teoría 6$G permite determinar la distancia promedio a la cual se encuentran los dos electrones que forman el par de $ooper, conocida como longitud de coherencia, concepto que había sido introducido por los teóricos rusos Min+burg ) andau en 19<8 en una descripción fenomenológica de la superconductividad! os parmetros longitud de penetración ) longitud de coherencia son fundamentales en la superconductividad ) aparecen en forma natural en el marco de la teoría 6$G! a elevación de las temperaturas críticas (Ic% fue prosiguiendo a lo largo de los aHos, con un progreso lento pero bastante regular! En el aHo 19#8 se demostró que el titanato de estroncio (GrIiO% se hace superconductor, pero con una temperatura de transición mu) ba2aF 8,' K! ;osteriores estudios anali+ados en :5shli@on permitieron aumentar esta temperatura crítica hasta 8,4 K mediante el dopado del compuesto con niobio! En 19#", osephson (foto% predi2o la unión que lleva su nombre () que posteriormente fue confirmada e*perimentalmente%, un dispositivo que permite la medida e*tremadamente precisa de campos magnéticos! Iuvieron que pasar 11 aHos antes de que oseph son recibiera el /obel por sus traba2os! En 19', &!$! ohnston ) sus colegas obtuvieron un resultado ms significativo con un o*ido de titanio ) litio (iAIiAO%F una temperatura crítica de 1', K! En 19<, 0!! Gleight ) sus colaboradores observaron una transición a 1' K en un compuesto de valencia mi*taF un o*ido de bario ) plomo dopado con bismuto (6a;b6iO%! En 19' la temperatura crítica ms elevada fue de "',' K, con una aleación de niobio ) germanio (/b Me%! Irece aHos ms tarde la situación era la misma ) la
ma)oría de los físicos habían acabado por convencerse de que no podía llegarse mucho ms le2os! En 194#, 0le* uller ) Meorge 6ednor+ (respectivamente en las fotos% detectaron superconductividad en una nueva cermica, un o*ido de barioPlantanoPcobre (a6a%"$uO a una temperatura Ic superior a '< K! En 194 aLAKuen u ) ;aul $! ! $hu descubrieron una cermica de o*ido de itrio, bario ) cobre (conocida abreviadamente como Q6a$uO% conocida con el sobrenombre 1"', que era superconductora a 9' grados Kelvin! Esto significaba que estos materiales podían refrigerarse con nitrógeno líquido! ?asta los refrigeradores de laboratorio ms pequeHos podían enfriarlos por deba2o de la temperatura crítica! ;or todo el mundo, los científicos continuaron descubriendo centenares de cermicas con temperaturas críticas cada ve+ ma)ores! ;or otra parte, a partir del descubrimiento de los fullerentos, una nueva forma cristalina del carbono, diversos grupos se interesaron en las propiedades de transporte del denominado $#8, llegando a encontrar que ciertas sales de $#8 eran superconductorasJ así el $#8 dopado con potasio con una estequiometria K'$#8 tiene una Ic de 14 K ) el dopa2e con rubidio conduce a Ic del orden de "4 K! 0 pesar de muchos esfuer+os en la bsqueda de otro tipo de materiales son los curatos los materiales que, a la fecha, muestran Ic por encima de los 188 K! &esde 194#, fecha de su descubrimiento los superconductores de temperaturas relativamente RaltasS plantean difíciles problemas a los teóricos! Iodavía no se sabe si el mecanismo responsable del agrupamiento de los electrones por pares, que est en el origen de la superconductividad, es o no similar al de los superconductores convencionales o clsicos!
CAPITULO II CONCEPTO DE SUPERCONDUCTORES
os materiales superconductores no presentan en determinadas condiciones ninguna resistencia al paso de la corriente eléctrica, lo que hace que no se calienten por efecto oule, por lo que no e*isten pérdidas de energía! Este fenómeno se produce al enfriarlo por deba2o de su Iemperatura $rítica (I$% en la que los electrones agrupados en pare2as se despla+an por el conductor sin chocar con los tomos del material de que se trate (pares de $ooper%! Esta temperatura como
es
sabido
es
característica
de
cada material
superconductor! En el inicio del descubrimiento de las características este tipo de materiales estuvo unido a la obtención de esas ba2as temperaturas en el laboratorio a partir de -magen de las instalaciones del $erno! 0ntena de Ielecomunicación P 06:- "81" 19sobre las variaciones de las propiedades del ?g con la temperatura, descubrió la superconductividad en este metal al enfriarlo a una temperatura de A"#9B $! Es importante seHalar que al ser en un superconductor el valor de : T 8, una ve+ aplicada una corriente ésta flu)e por el conductor de forma permanente sin que se precise diferencia de potencial aplicada! El descubrimiento del fenómeno de la superconductividad se debe pues a este físico holandés! &e su biografía, decir que de 141 a 14' estudió en la .niversidad de ?eidelberg, donde fue alumno de los físicos alemanes :obert 6unsen ) Mustav Kirchhoff, ) se doctoró en la .niversidad de Mroninga (149%! &e 144 a 144" fue profesor en la Escuela ;olitécnica de &elft, puesto que de2ó ese mismo aHo para ocupar el de profesor de física en la .niversidad de eiden hasta que se retiró en 19"'! 0sí pues la ma)oría de los superconductores manifiestan sus propiedades solo a temperaturas mu) ba2as ) pró*imas al cero absoluto!
0l subir la temperatura ) llegar a la temperatura crítica empie+an a perder sus propiedades características ) vuelven a recuperar las propias del material de que se trate! ;or el contrario, cuando la temperatura desciende por deba2o del punto crítico disminu)e su resistencia ) la corriente puede llegar a circular por el material sin resistencia alguna! os superconductores de tipo -, también conocidos como superconductores blandos, presentan un valor de Ic ) de ?c demasiado ba2os para cualquier aplicación prctica! Estos son conductores perfectos de la electricidad por &eba2o de Ic, pero pierden su propiedad a un valor crítico del campo magnético por deba2o de 1<88 Oe (119'##0vPm%! 0lgunos elementos metlicos como el plomo, estaHo, mercurio ) el aluminio pertenecen a este grupo! Gi un cilindro largo de un superconductor de tipo - como ;b o Gn se colocan en un campo magnético a temperatura ambiente, el campo magnético penetra normalmente a través del metal! Gin embargo, si la temperatura del conductor del tipo - se reduce por deba2o de su Ic (,19 K para el ;b% ) si el campo magnético est por deba2o de ?c, el campo magnético es e*pulsado de la muestra con e*cepción de una capa de penetración superficial mu) fina de unos 18UA mm de espesor! Esta propiedad de e*pulsión de un campo magnético en el estado de superconducción recibe el nombre de Efecto eissner! 0sí los campos magnéticos resultan recha+ados del interior del superconductor debido a la formación de corrientes de superficie! a magneti+ación de un superconductor se opone al campo magnético e*terno, ) la susceptibilidad magnética tiene un valor negativo m*imo! Esto significa que un superconductor e*hibe un diamagnetismo perfecto, lo cual es una propiedad esencial del estado superconductor! os superconductores de tipo --se comportan de forma diferente ante un campo magnético a temperaturas por deba2o de la temperatura crítica! os mismos son
diamagnéticos, como lo superconductores de tipo -, hasta un valor de un campo magnético aplicado llamado campo crítico inferior ?c1, ) de este modo el flu2o magnético es recha+ado del material! ;or encima de ?c1el campo empie+a a penetrar en el superconductor de tipo -- ) continua así hasta que alcan+a el campo crítico superior ?c"! En el intervalo entre ?c1) ?c"el superconductor est en estado mi*to ) por encima de ?c"vuelve a su estado normal! En la región comprendida entre ?c1) ?c"el superconductor puede conducir corriente eléctrica dentro del ncleo " del material ) de esta forma, dicha banda de valores del campo magnético puede ser usada para superconductores de alto campo ) alta corriente, como por e2emplo el /iIi ) /i'Gb que son superconductores del tipo --! os superconductores del tipo - son poco tiles para transportar la corriente eléctrica, )a que la corriente sólo puede fluir por la capa superficial e*terna de una muestra conductora! a ra+ón por la cual sucede esto es que el campo magnético solo puede penetrar la capa superficial, ) la corriente sólo puede fluir por esta capa! En los superconductores de tipo --, por deba2o de ?c1, los campos magnéticos se comportan de igual manera! Gin embargo, si el campo se encuentra entre ?c1) ?c"(estado mi*to%, la corriente puede ser transportada por el interior del conductor en filamentos! El campo atraviesa el volumen del superconductor en forma de haces de flu2os cuan ti+ados e individuales, llamados flu*oides! .na super corriente cilíndrica en torbellino rodea cada flu*oide! $on el aumento de la fuer+a del campo magnético, ms ) ms flu*oides entran en el superconductor ) constitu)en una formación periódica! ;ara ?c"la estructura a base de vórtices de sper corriente colapsa ) el material vuelve a su estado de la conducción normal! &esde otro punto de vista, los materiales superconductores se pueden clasificar en tres grupos principalesF elementos metlicos, aleaciones ) compuestos!
os elementos metlicos pertenecen al tipo -, ) no ofrecen grandes posibilidades de aplicaciones prcticas! Gin embargo las aleaciones, en especial aquellas que contiene elementos de transición como el /bA7r, /bAIi ) oA:e, tienen una Ic de alrededor de 18 K, ) un campo magnético crítico relativamente elevado! Estas aleaciones se han utili+ado en la construcción de bobinas superconductoras para imanes! os ms prometedores son algunos compuestos intermetalicos (anteriormente anunciados% con un campo magnético mu) elevado ("18888 Oe o 1#11"#9 0v! Pm%! ¿u! es lo "ue #$ce "ue un superconductor pierd$ su resistenci
%$ 0l principio parecía probable que a temperaturas mu) ba2as, la estructura atómica del material se dispusiera en una forma perfectamente ordenada! Entonces los electrones A así se postulabaA podían moverse por el espacio vacío entre los ncleos atómicos sin chocar con nada ni perder energía! ;ero la e*plicación en realidad es mucho ms comple2a! .n aspecto interesante es que los electrones que intervienen en la superconductividad se presentan en la forma conocida como pares de $ooper, con movimiento de rotación o DspinD en sentidos opuestos! Iambién entran en 2uego sutiles efectos cunticos! .na de las ra+ones de la superconductividad sería el movimiento concertado ) ordenado de estos pares de electrones! En un conductor normal los electrones encuentran dificultades para via2ar debido a la agitación térmica ) a la distorsión de la red metlica, pero a mu) ba2as temperaturas, la agitación térmica desaparece ) los electrones pueden adaptarse a las distorsiones de la red si via2an a través de ella de a pares! $on el descubrimiento de materiales superconductores a RaltasS temperaturas aparece un factor adicional para la e*istencia de superconductividad en estos nuevos materialesF su estructura es la que permite que los electrones puedan seguir via2ando de a pares sin encontrar obstculo!
LA TEORIA DE &CS' E(ECTO )EISSNER' E(ECTO *OSEPHSON LA TEORIA DE &CS. Gues autoresF ohn 6ardeen, eon $ooper ) :obert Gchrieffer!
a teoría 6$G e*plica el comportamiento de los materiales superconductores a temperaturas pró*imas al cero absoluto! Gegn esta teoría cuando determinados materiales se encuentran a esas temperaturas ) sin que estas varíen, los electrones se van a unir en pare2as formando pares de electrones Rpares de $ooperS que sern los responsables de transportar la carga eléctrica a través de la red molecular sin presentar resistencia eléctrica alguna! 0 medida que varíen esas condiciones en el sentido de adquirir energía, la unión de una parte de los electrones se rompe pasando a transformarse en energía cinética ) transformando los electrones que estaban agrupados en pare2as en electrones libres, mientras que otros continan en forma de pares coe*istiendo ambas situaciones dentro del material superconductor! Esta energía se denomina Renergía de gapS ) como se ha dicho est relacionada con la temperatura! Esta teoría e*plica algunos hechos conocidos hasta ese momento ) que sonF la e*istencia
de
una
temperatura
crítica, igualmente la e*istencia de una
discontinuidad al pasar al estado superconductor (en este estado su valor es ",' veces superior al de su valor normal a la temperatura crítica%, el efecto eissner) el efecto isotópicodescubierto aHos antes, ) segn el cual Ic ,1PV0
Es decir, para distintos isótopos de un elemento superconductor dado, la temperatura crítica es inversamente proporcional a la raí+ cuadrada del nmero msico! El comportamiento de los materiales cermicos
se
e*plica
mediante
el
denominado efecto oseph son! E(ECTO )EISSNER
En realidad los superconductores se comportan como un diamagnético perfecto! $rean un campo magnético opuesto al aplicado ) no permiten que el campo magnético penetre en su interior! Gi el campo aplicado alcan+a un determinado valor el superconductor de2a de apantallar el campo magnético ) el material recobra sus características anteriores! Esto es lo que se conoce como efecto eissner! El flu2o magnético del interior de un superconductor es e*pulsado al e*terior cuando la temperatura es IWIc, a inducción magnética en el interior de un superconductor pasa a ser cero cuando IWIc! El flu2o magnético se e*pulsa al e*terior del superconductor quedando una pequeHa parte en el interior! a longitud de esta penetración es lo que se conoce como profundidad de penetración (X%!$on una densidad de electrones de nsT 18"'electrones por cm' obtenemos una profundidad de penetración XY 188 Z, 0l
ir
apro*imando
escalonadamente la temperatura de una muestra a la
temperatura crítica va disminu)endo el nmero de electrones que se encuentran en estado superconductor formando pares de $ooper ) aumentando los que estn en estado normal, es decir desapareados! a densidad de unos ) otros depende pues de la temperatura! E(ECTO *OSEPHSON
El efecto osephson es un efecto físico que se manifiesta por la aparición de una corriente eléctrica por efecto tnel entre dos superconductores separados por una capa de aun medio aislante o un metal no superconductor de algunos manómetros de espesor! &ebido a la estreche+ de esta capa, los pares de $ooper ) por efecto tnel si van a poder atravesarla guardando adems su coherencia de fase! El descubrimiento de osephson consiste en comprobar como una corriente eléctrica distinta de cero puede flu)e de un bloque a otro a través del aislante sin que sea preciso que e*ista diferencia de potencial ni campo magnético aplicado entre uno ) otro! Ge distinguen dos tipos de efecto oseph son, el efecto oseph son continuo (&!$! oseph son effect% ) el efecto osephsonalterno(0!$! osephson effect%! El efecto osephson alterno (0$Aosephson% tiene lugar cuando se aplica una tensión eléctrica continua una unión osephson, generndose una corriente alterna cu)a frecuencia esF fosephsonT " e [ P h, siendo e la carga del electrón, h la constante de ;lan@ ) [ la tensión aplicada (1 [ produce 4'!<9,9 M?+%! &e manera inversa, al aplicar una radiofrecuencia se genera una tensión eléctrica de valorF [T h fosephsonP " e! Esta propiedad se emplea, por e2emplo, para elaborar patrones de tensión eléctrica! En
el
efecto osephson
continuo se manifiesta como un efecto tnel
superconductor en el que una corriente continua fluir a través de la 2unta tnel en ausencia de volta2e o campo magnético aplicado! El efecto osephson continuo se aprovecha en los G\.-&s (Guperconducting \uantum -nteference &evice% para medir los campos magnéticos!
CAPITULO III TIPOS + USOS DE )ATERIALES SUPERCONDUCTORES
os materiales superconductores se clasifican de dos formasF los del tipo - ) los del tipo --! os del tipo - no ofrecen resistencia al paso de la corriente hasta el valor crítico, comportndose como un conductor comn a partir del mismoJ los del tipo -- tienen una +ona mi*ta donde presentan +onas de superconducción ) +onas de conducción! TIPO I O SUA,ES.
E*isten diferencias importantes entre los superconductores que permiten clasificarlos en dos grandes grupos! $iertos metales en particular los que tienen ba2as temperaturas de fusión ) son mecnicamente suaves ) de fcil obtención en un alto grado de pure+a ) libres de esfuer+o mecnicos internos, e*hiben seme2an+as en su comportamiento en el estado superconductor! Estos materiales superconductores
reciben
el
nombre
de
superconductores
ideales,
superconductores tipo I o su$-es. Estos materiales e*perimentan una transición abrupta de la imanación diamagnética cuando el campo magnético e*terno be*t supera el campo crítico! El valor de 6c en este tipo de superconductores es pequeHo (18" gauss% por lo que no tienen aplicación técnica en bobinas para imanes superconductores! Corriente crtic$.
En estos superconductores la densidad de corriente crítica es un límite! Gi se supera ese valor, el estado superconductor desaparece! $omo en este de superconductores el campo crítico es pequeHo la densidad también lo ser! ;o
esta ra+ón los superconductores del tipo - son poco interesantes es f aplicaciones eléctricas! En esta clase de superconductores se presentan dos clases
de corrientes
superficiales, )a que como vivimos estas no pueden circular por el interior del material, la del apantallamiento para e*cluir el flu2o ) el transporte!
TIPO II O DUROS.
Ge describirn las características de un material superconductor de tipo --, sus diferencias en los valores críticos con los materiales del tipo -, sus estructuras cristalinas ) como se magneti+an ) la diferencia en el ciclo de histéresis con respecto a un conductor normal! ;or otro lado, el comportamiento de muchas aleaciones ) de algunos de los metales
superconductores
ms
refractarios
es
comple2o
e
individual,
particularmente con respecto a la forma como resultan afectados en el estado superconductor en presencia de un campo magnético! 0 estos superconductores se les ha dado el nombre de superconductores tipo II' o si la superconductividad se conserva a un ba2o la influencia de campos magnéticos intensos, se les conoce con el nombre de duros o de campo intenso! E*perimentan una transición gradual de la imanación diamagnética desde un campo crítico inferior 6ps hasta un campo crítico superior 6c"! Es un comportamiento característico de muchas aleaciones ) metales de transición (/b, Ic, [% con valores altos de resistividad en estado normal es decir, en materiales en nos que el camino libre medio de los electrones en estado normal es pequeHo! os superconductores tipo -- tienen propiedades superconductoras hasta 6c" (18< gauss%! Guperconductores de alta temperatura (G0I%
?o) en día no se conoce con certe+a el mecanismo que produce la superconductividad en las cermicas Superconductor$s $ /$lt$s0 te1per$tur$s.
;arece ser que, a diferencia de los superconductores clsicos, la forma concreta en que se disponen los tomos del cristal representa un papel mu) importante en la aparición del fenómeno! a ma)oría de estas cermicas son conductoras por encima de su punto de transición, debido a las peculiaridades del enlace entre los tomos de cobre ) o*igeno que forman el ncleo (curato% de su composición! Estos tomos se disponen en forma de capas alternas dentro del material, permitiendo que un cierto nmero de electrones puedan despla+arse entre los mismos sin resistencia alguna! Iodavía no est mu) claro por qué son superconductores estos materiales aunque la opinión ms generali+ada es que este fenómeno est mu) relacionado con el magnetismo! En la cermica descubierta por 6ednor+ ) uller se ha observado que, por encima de la temperatura crítica, e*hibe una forma particular de magnetismo! ;ero, por deba2o de la temperatura de transición, se modifica la estructura cristalina (u ordenamiento de los tomos%, destru)endo el magnetismo ) el material se vuelve superconductor En general la estructura de los superconductores de alta Ic es como un G0/&-$? M-M0/IE! ?a) capas de tomos de cobre ) o*ígeno (estas serían el 2amón, la parte esencial para conseguir superconductividad% que se alternan con capas de otros metales (digamos las capas de pan%! Q esta sucesión abarca un nmero enorme de capas! &ebemos hacer constar que también se han sinteti+ado ó*idos de estructuras cubicas sin cobre o compuestos a base de carbono, cu)a estructura tridimensional ) composición química no se aseme2an a las de los ó*idos a base de cobre, es decir, ha) varias clases de superconductores de alta temperatura crítica! 0 continuación presentamos la estructura del superconductor 1"' (leído uno,dos,tres%, que fue descubierto en 194 por aLAKuen u ) ;aul $! ! $hu,
el cual tiene una Ic de 9' BK, temperatura que sobrepasa la temperatura de ebullición del nitrógeno líquido! ?a) de hecho dos estructurasF la de la i+quierda corresponde al ó*ido con un menor contenido de o*ígeno (de fórmula Q6a"$u'O#% ) que /O es un superconductor! 0 la derecha tenemos la misma estructura con tan solo algo ms de o*ígeno aHadido (doping% ) que corresponde a la fórmula del ó*ido superconductor Q6a"$u'O! Esa pequeHa diferencia de composición da lugar a un cambio radical de propiedades! En este caso el D2amónD son los planos de $uAO que forman la base de las pirmides a+ules ) las capas de DpanD la forman también tomos de cobre pero de un tipo distinto (pequeHas esferas a+ules con enlaces de color a+ul claro%! Gi los tomos fueran del tamaHo con que se representan aquí, un pequeHo cristal de unas micras se e*tendería en las tres direcciones del espacio a lo largo de unos 188 metros! ;odemos imaginar el cristalito como un cubo con '<888 millones de pirmides, ms o menos, millón arriba, millón aba2o! Q6a"$u'O# Q6a"$u'O &ibu2os en perspectiva de las estructuras de Q6a"$u'O# (aislante% ) Q6a"$u'O(superconductor%! as pequeHas esferas amarillas son iones Q'], las esferas naran2as ms grandes son iones 6a"]! as esferas a+ules pequeHas tomos de cobre ) las esferas ro2as pequeHas, iones de o*ígeno O"A!a celda unidad se muestra en amarillo! as pirmides a+ules representan los iones de cobre activos rodeados de cinco iones ó*ido O"A! as barritas a+ules representan enlaces entre iones cobre (en la capa de DpanD% e iones O"A!&espués del Q6a$uO se han descubierto nuevos ó*idos de cobre superconductores, ms comple2os ) con temperaturas críticas ms altas! En orden de aparición, ) en orden creciente de ruptura de récords de Ic podemos mencionar una familia completa de ó*idos de cobre con bismuto (6i%, otra a base de cobre ) talio (Il% ) finalmente la serie de ó*idos de cobre ) mercurio (?g%! 0ctualmente (&ic! 1994% el record de Ic lo tiene el ó*ido $a"6a"$u'?gO4 (IcT1'8K, A1'B$%! Gu estructura se muestra ms aba2o! -ncluimos también la estructura del ó*ido $a6a"$u"?gO#a efectos de comparación! Este ltimo presenta una similitud evidente con el Q6a"$u'O# (sólo
difieren en la forma en que el o*ígeno se coordina en las capas de mercurio o de cobre%! 9$a6a"$u"?gO# &ibu2os
en
perspectiva
$a"6a"$u'?gO4 de
las
estructuras
de
$a6a"$u"?gO#and
$a"6a"$u'?gO4(Ic T1'8K%! a pequeHas esferas blancas son iones $a"], las esferas naran2as ms grandes son iones 6a"]! as esferas a+ules tomos de cobre, las esferas violetas pequeHas representan tomos de ercurio ) las esferas ro2as iones ó*ido O"A! a celda unidad se muestra en amarillo! as pirmides a+ules representan los iones de cobre activos rodeados de cinco iones ó*ido O"A! as barras verdes son enlaces entre iones ?g e iones ó*ido! El récord de 1'8 K se consiguió en 199' ) desde entonces las cosas parecen haberse estancado! ^\uiere eso decir que la investigación en superconductores de alta Ic se ha terminado_ ?a) muchos otros aspectos de los superconductores de alta Ic que necesitan me2oras ) desarrollo urgentes! ;or e2emplo, cómo conseguir corrientes críticas ms altas, o el desarrollo ) fabricación de dispositivos prcticos son dos de estos otros aspectos! Q en cuanto a la bsqueda de nuevos materiales no debemos descartar la posibilidad de descubrir alguno con valores de Ic todavía ms altos o con otras propiedades me2oradas! 0sí por e2emplo, la historia reciente de los superconductores de alta Ic est impregnada de metales pesados mu) peligrosos ) contaminantes (6i, Il, ?g!!! son todos mu) tó*icos%! Gería estupendo por tanto buscar nuevos ó*idos que cambiaran ese gusto por el Dheav) metalD ) dieran lugar a materiales ) dispositivos ms benignos con nuestro medio ambiente! 0plicaciones, beneficios ) limitaciones la principal dificultad actual por vencer, antes de pasar a la fase de las aplicaciones prcticas de los superconductores, es producir hilos o bandas relativamente fle*ibles de estos materiales (generalmente frgiles% sin alterar sus propiedades superconductoras! a naturale+a cermica de los nuevos superconductores de alta temperatura presenta problemas en su aplicación!
os materiales propiamente dichos son bastante fciles de hacer! El ms popular actualmente, el de itrioAbario ) ó*ido de cobre (Q6a"$u'O%, se ha producido en laboratorios de escuelas, pero es frgil ) difícil de manufacturar en forma de cable! Es precisamente lo contrario de lo que se necesita, que es un material dctil, fcil de conformar, que pueda estirarse en forma de alambres, estamparse en ho2as ) lminas, etcétera! 0fortunadamente, algunas de las aplicaciones del tipo de la informtica necesitan la deposición de capas mu) delgadas sobre substratos aislantes! ?a) varios métodos normales para este fin, entre otros la simple deposición de vapores en el vacío ) la deposición a partir de un gas ioni+ado! Gi el material en forma de polvos puede hacerse superconductor, deber ser posible también formar DalambreD metiendo primero los polvos en un tubo de metal ) reduciendo seguidamente el dimetro del tubo mediante una técnica de trefilado para comprimir los polvos en el interior! u) bien puede ser que el é*ito en la aplicación de los nuevos materiales dependa ms del desarrollo de técnicas de fabricación idóneas que de un conocimiento profundo de cómo se comportan ellos al nivel de las estructuras cristalinas! $omo se di2o anteriormente, en los superconductores de alta temperatura, al aplicarles un campo de unos 18 Iesla, la resistencia del material podía hacerse hasta cien veces superior a la del cobre en ra+ón de que los vórtices en las cermicas superconductoras no permanecen fi2os! .na de las vías de solución que ms é*ito ha tenido ha sido la de fi2ar los vórtices mediante impure+as estratégicamente colocadas (dopa2e%F de esta forma consigue equipararse su comportamiento al de un superconductor clsico, al impedir el despla+amiento de los vórtices ) el que este movimiento e*traiga energía de la corriente suministrada! Otro gran obstculo que apareció es que las cermicas superconductoras sólo conseguían transmitir una cantidad limitada de electricidad sin ofrecer resistencia, debido a la estructura en capas del materialF si las capas no se alinean perfectamente, los electrones chocan contra la frontera de la región desalineada ) se frenan! Este problema se ve empeorado en presencia de un campo magnético! .na estrategia e*itosa en este campo ha consistido en alinear las capas de curato
cuidadosamente, a fin de reducir al mínimo las discontinuidades! ;ara ello se depositan capas micrométricas de material sobre substratos bien alineados, utili+ando las mismas técnicas que se emplean para la fabricación de circuitos integrados! a combinación de estas dos tecnologías
ha conseguido resultados
espectacularesF actualmente se mane2an densidades de corriente sobre un Q6a$uO del orden de 18U18 0Pm ", que descienden a `18U9 0Pm" en un campo de 9 I!!! mientras que al principio el Q6a$uO solo permitía el paso de 18U< 0Pm" ) perdía toda conductividad en un campo de 8,81 I! Estos valores de conductividad )a son comparables a los de los superconductores tradicionales! 0l principio se consideraba que una aplicación ideal del descubrimiento de la superconductividad, era la de hacer motores ) generadores eléctricos de rendimiento elevado, pues gran parte de las pérdidas energéticas en las mquinas electromagnéticas se deben al calor generado por el paso de la corriente a causa de la resistencia de los bobinados! &e poderse eliminar la resistencia haciendo los bobinados con hilos de material superconductor se evitarían esas pérdidas! ;ero estas esperan+as se vinieron aba2o con el descubrimiento de que la superconductividad desaparecía al poner el hilo superconductor dentro de un fuerte campo magnético! $omo los motores ) generadores necesitan campos de gran intensidad para funcionar, el perfeccionamiento esperado parecía ser inalcan+able! Cigura! El motor eléctrico CaLle)! .n motor hecho con alambres superconductores! Ge fabricó en la década de los setenta en CaLle), -nglaterra! 0ctualmente se utili+a como generador de energía! ;ero con la aparición posterior de los superconductores que continan siendo superconductores en presencia de campos magnéticos mu) elevados, se vuelve a considerar tal idea como ms viable en el futuro! El empleo de hilos superconductores podría evitar el 1< de pérdida de energía, debida a la resistencia de los hilos eléctricos corrientes!
En otro orden de cosas, recordemos que todas las mquinas eléctricas actuales se e*citan mediante electroimanes que emplean bobinados de cobre! En estos aparatos, se aprovecha la alta permeabilidad magnética del hierro o de las aleaciones de hierro con que se fabrican sus circuitos magnéticos! $ada tomo de hierro, o de otro material ferromagnético, posee un momento magnético que puede ser inducido a alinearse con un campo magnético impuesto e*ternamente! a proporción de momentos atómicos alineados depende de la tensión del campo aplicado, ) por tanto, de la corriente de e*citación de la bobina! Este proceso tiene un límite obvioJ una ve+ que los momentos atómicos son paralelos, los incrementos ulteriores que puedan registrarse en la corriente de e*citación no inciden )a en la magneti+ación! Ge dice entonces que el ncleo est saturado! En el caso del hierro, la saturación se alcan+a para una intensidad de campo de unos " I! os electroimanes, las mquinas eléctricas ) los restantes componentes del sistema de potencia estn actualmente limitados en su rendimiento por la barrera de la saturación! as cantidades de energía disipadas en los arrollamientos de un electroimn de cobre no se necesitan para mantener el campo magnético! 0l contrario, no se precisa de energía alguna para mantener un campo magnético permanente una ve+ establecido éste! a energía se pierde en el calor producido en la resistencia del cobre debido a la circulación de la corriente de e*citación! 0sí un electroimn de construcción normal posee la cualidad poco envidiable de tener un rendimiento nulo, pues toda la energía de la corriente e*citadora se disipa en la resistencia del hilo de la bobina! Gi se redu2era a cero esta resistencia mediante el uso de hilo superconductor podrían conectarse 2untos los e*tremos del bobinado, ) la corriente e*citadora podría circular eternamente sin a)uda e*terna! Entonces podrían utili+arse grandes bobinas superconductoras (electroimanes% como fuente de almacenamiento de energía! Estas bobinas superconductoras podrían acumular importantes cantidades de energía en su campo magnético! a corriente circularía indefinidamente en ellas, sin perdidas, siendo posible e*traerla
por simple apertura del anillo de corrientes! Este sistema se ha propuesto, por e2emplo, para el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos! En todas aquellas aplicaciones en que sean necesarios campos de una intensidad enorme, los superconductores clsicos no tienen rival! a forma ms evidente de crear un campo magnético es mediante una bobina que al ser atravesada por una corriente eléctrica crea un campo directamente proporcional a la intensidad de la misma! $on conductores normales, el campo m*imo que se puede generar no es mu) grande, )a que al incrementar la corriente los cables comien+an a calentarse peligrosamente debido a la resistencia eléctrica! $on los superconductores no pasa estoF su resistencia es cero ) pueden producir campos magnéticos altísimos! a aplicación típica en este caso son los aceleradores de partículas como el Ievatron del Cermilab en EE!..! con una capacidad de un Iera electrónA[olt! a idea es tan atra)ente, que en ciertos casos vale la penainvertir en instalar refrigeración por helio líquido para mantener fría la bobina superconductora! a energía que se ahorra al hacer desaparecer la resistencia de la bobina compensa con creces el costo de la refrigeración! Entre ellas se cuentan los bobinados de campo para los equipos de resonancia magnética nuclear empleados en medicina para la e*ploración del cuerpo, los espectrómetros de microondas utili+ados en química ) los grandes aceleradores de partículas! /i siquiera disponiendo de los materiales adecuados, la fabricación de un electroimn superconductor resulta una tarea simple! Gi alguna pequeHa región del arrollamiento e*tingue su superconductividad por superar la densidad de corriente eléctrica, esa +ona se comportaría como una cone*ión de alta resistencia ) se vería sometido a un fuerte calentamiento resistivo! El calor desarrollado e*tinguiría naturalmente las +onas pró*imas al superconductor, con lo que aumentarían las +onas normales! &e no controlarse ese proceso autoalimentado, las consecuencias podrían llevar a destruir el aislamiento ) daHar permanentemente la estructura!
;ara evitar esto, en algunos casos los hilos empleados para los bobinados son mi*tosF las partes de aleación superconductoras van pegadas a conductores de cobre! Gi, como puede ocurrir, una pequeHa parte del Guperconductor sufre sobrecarga ) vuelve al estado de conductividad normal, el cobre obra entonces como derivación temporal de ba2a resistencia hasta que se enfría! En el :eino .nido, -- produ2o recientemente aleaciones aptas para estos usos! E*isten también interesantes perspectivas de aplicaciones en el campo de los circuitos integrados, donde la velocidad de e2ecución est limitada no por los diferentes elementos del circuito, sino ms bien por las cone*iones, mu) resistivas! El empleo de materiales superconductores permitir paliar este inconveniente ) construir microprocesadores ms rpidos, naturalmente a condición de que el circuito pudiera funcionar a la temperatura de superconducción! Ge espera que con la llegada de los superconductores de Dalta temperaturaD se vuelvan ms viables muchas de las aplicaciones posibles de ba2a potencia que se han llevado a cabo con dispositivos refrigerados con helio líquido! os nuevos superconductores traba2an a temperaturas por encima del punto de ebullición del nitrógeno líquido ( Kó A19# B$%! El nitrógeno líquido es relativamente barato ) seguro! .n litro de helio líquido cuesta alrededor de cuatro dólares, su almacenamiento es caro ) sumanipulación engorrosa! En cambio, el nitrógeno líquido es ms barato que la cerve+a ) fcil de mane2ar! .na aplicación que se vislumbra es la de la computadora criogénica! a tecnología ha sido establecida )a, notablemente por -6! Este tipo de computadora se vale del hecho de que la superconductividad puede ser destruida por un campo magnético! Esto, que en las aplicaciones de potencia es un inconveniente, en informtica resulta ser una bendición, pues permite modificar la resistencia de un circuito desde cero hasta un valor pequeHo pero finito, que es lo que constitu)e la base de un circuito de compuertas lógicas! Gi pueden hacerse puertas de esta
clase, entonces ser posible también hacer circuitos de computación! a ausencia de resistencia en el estado superconductor contribu)e a la operación rpida, ) la rapide+ es un requisito primordial para me2orar las computadoras convencionales, en los cuales se reali+an operaciones en forma secuencial ) la duración de una secuencia determina la velocidad de traba2o de dichas computadoras! ;or otro lado, en la técnica de comunicaciones la resistencia trae consigo otro inconvenienteF el ruido! Ioda resistencia en un amplificador genera ruido, lo cual impone un límite ms ba2o la amplitud de seHal que puede ser detectada! ;or deba2o de ese límite el ruido de resistencia ahoga la seHal! ;ara las comunicaciones por satélite ) espaciales sería mu) interesante reducir el ruido de los amplificadores incorporando superconductores en las primeras etapas de los receptores! Qa se estn usando algunos dispositivos refrigerados con helio líquidoJ los amplificadores refrigerados con nitrógeno líquido podrn reducir seguramente el costo ) ampliar el campo de aplicación! En el campo de la radio podrían usarse superconductores para reducir el tamaHo de las antenas, que generalmente se hacen de dimensiones que guardan relación con la longitud de onda! a omnipresente antena dipolo de semionda es un e2emplo! os intentos de reducir el tamaHo a una fracción mu) pequeHa de una longitud de onda resultan invalidados por una fuerte reducción de la antena para radiar seHales! Esta capacidad se describe técnicamente diciendo que una antena tiene una determinada resistencia de radiación! .na resistencia absorbe energía, ) la resistencia de radiación de una antena es en realidad una cantidad ficticia que e*presa la capacidad de la antena para lan+ar energía al espacio que la rodea! as antenas que son mucho ms cortas que una longitud de onda tienen mu) poca resistencia! .na antena corta vertical de alambre, por e2emplo, se comporta como una resistencia de una pequeHísima fracción de un Ohm en serie con una reactancia capacitiva mu) elevada! En teoría debería ser posible desintoni+ar la reactancia para que la energía flu)era libremente a la resistencia (es decir, se propagara a lo largo de ella por radiación%! En la prctica, las pérdidas de la
bobina de inductancia que se necesita para desintoni+ar la capacitancia de la antena son tan grandes que se pierde prcticamente toda la energía en la bobina! Gi la bobina pudiera hacerse de material superconductor sería posible evitar este desperdicio! Entonces una antena corta sería, en teoría, igual de eficiente como antena emisora que una larga! Q como una buena antena de emisión también lo es de recepción, una antena receptora corta de material superconductor sería también igual de eficiente! .na forma de antena que parece ser mu) prometedora para la fabricación con material superconductor es de cuadro, que es en efecto una bobina de electroimn ) en su forma normal es ineficiente! El campo de los transportes por sustentación magnética también se ve afectado por las aplicaciones de los superconductores de alto campo crítico! En apón )a han sido construidos trenes en los que la sustentación se reali+a por medio de electroimanes superconductores, de forma de que no ha) contacto entre el vehículo ) el riel cuando el tren est en marcha! a ausencia de fuer+as de ro+amiento permite obtener velocidades del orden de 88 @mPh! $abe prever que, con el escaso costo del enfriamiento del nitrógeno líquido comparado con el helio líquido, el interés de estos medios de transportes se ver rpidamente incrementado! .n uso menos futurista de la levitación magnética es el de un co2inete superconductor! .na consecuencia de las propiedades magnéticas de los materiales superconductores (o ms bien de sus propiedades antimagnéticas% es que si se acerca a ellos un imn e*perimentan una fuer+a de repulsión! &ado un superconductor que tenga una forma física adecuada, esta repulsión puede mantenerla imn flotando en el aire! 0sí pues, si el imn es un e2e, se puede hacer girar prcticamente sin fricción! En una escala pequeHa, un co2inete de ba2a fricción de este tipo podría ser mu) til en los giroscopios para instrumentos de navegación, en los que la resistencia de ro+amiento es causa de errores! En una escala ms grande, una combinación de bobinas superconductoras ) e2es flotantes sería til en motores ) generadores eléctricos!
Iambién pueden utili+arse en aparatos de formación de imgenes por resonancia magnética, ms conocidos como :/! $on esta técnica se coloca una sustancia en un campo magnético intenso que modifica el spin de los ncleos de determinados iones! &espués, se somete a la muestra a una onda de radio que reorienta los ncleos! 0l desaparecer la e*citación se libera un pulso de energía que proporciona información sobre la estructura molecular de la sustancia, ) que puede transformarse en una imagen mediante técnicas informticas! El :/ es una herramienta casi indispensable para la formación de imgenes del cerebro, ) con el advenimiento de los superconductores de alta temperatura podr convertirse en una maquina mucho ms pequeHa ) barataF los superconductores clsicos enfriados por helio requieren voluminosos ) delicados equipos de refrigeración! En cambio, el nitrógeno líquido es sencillísimo de producir ) utili+ar! Iambién se avi+oran usos en investigación espacial! En el espacio, protegidos de la lu+ solar, es fcil conseguir temperaturas dentro del rango funcional de los superconductores de alta temperatura! En este aspecto la /0G0 ha financiado diferentes estudios sobre sensores ) elementos de actuación electromecnicos con vistas a su utili+ación en naves espaciales! $omo se ve, la ingeniería médica, la física de las partículas, la fusión termonuclear, )a usuarias de electroimanes superconductores, sern otros campos de aplicación de los nuevos superconductores! Iambién se esperan nuevos usos en microelectrónica, electricidad ) comunicaciones!
CONCLUSIONES
0ctualmente, el ob2etivo sigue siendo conseguir materiales superconductores a temperatura ambiente, lo que haría posible ampliar enormemente su uso en distribución de electricidad ) en otras reas como Iecnología ) Electrónica, que en su con2unto probablemente harían cambiar significativamente nuestras vidas! $onsiguientemente se trataría de conseguir materiales superconductores con la ma)or temperatura crítica posible, ma)or campo magnético crítico posible, ma)or densidad de corriente crítica posible, ma)or estabilidad ) facilidad de fabricación posible ) todo ello con un coste mínimo! &I&LIO2RA(IA
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SUPERCONDUCTORES CPITULO I............................................................................................................. . INTRODUCCION DE LOS SUPERCONDUCTORES...................................................... . Descubridores de los superconductores............................................................. . RESE- &ISTORIC............................................................................................. . CPITULO II........................................................................................................... CONCEPTO DE SUPERCONDUCTORES................................................................... L TEORI DE !CS" E#ECTO $EISSNER" E#ECTO %OSEP&SON............................ / 0 IEO:-0 &E 6$G!.......................................................................................... / E#ECTO $EISSNER.......................................................................................... 0 E#ECTO %OSEP&SON........................................................................................ 0 CPITULO III.......................................................................................................... 1 TIPOS ' USOS DE $TERILES SUPERCONDUCTORES.......................................... 1 TIPO I O SU(ES................................................................................................. 23 TIPO II O DUROS................................................................................................. 2 Superconductoras a )altas* te+peraturas...................................................... 2
