Investigadores de la Universidad Tokai de Japón encontraron un superconductor a temperatura ambiente con una temperatura crítica cercana al punto de fusión del estaño

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Jun 29, 2023

Investigadores de la Universidad Tokai de Japón encontraron un superconductor a temperatura ambiente con una temperatura crítica cercana al punto de fusión del estaño

Investigadores de la Universidad de Tokai han creado materiales obtenidos al traer

Investigadores de la Universidad de Tokai han creado materiales obtenidos al poner en contacto n-alcanos con grafito que son capaces de conducir electricidad casi sin pérdida de energía a temperatura ambiente. Informan que el salto repentino en la resistencia que muestra una transición de fase se observa en los materiales durante el calentamiento mediante la medición de resistencia de dos sondas. Las temperaturas críticas medidas de los materiales que consisten en fibras de grafito a base de brea y n-alcanos que tienen 7-16 átomos de carbono oscilan entre 363,08 y 504,24 K (231 Celsius) y los anchos de transición oscilan entre 0,15 y 3,01 K. También demuestran que los superconductores con temperaturas críticas superiores a 504 K (231 Celsius) se obtienen alcanos con 16 o más átomos de carbono.

Puntos de fusión en Celsius

En 1986, se descubrió un superconductor de cuprato (sistema Ba-La-Cu-O) con una temperatura crítica que supera el límite BCS (~30 K) y luego un superconductor de cuprato (sistema Y-Ba-Cu-O) con un se descubrió una temperatura crítica superior a 77 K. Además, se encontró un cuprato a base de Hg con una temperatura crítica de 133 K. Los 133 K siguen siendo la temperatura crítica más alta de los superconductores convencionales bajo presión atmosférica.

Encontraron un posible material superconductor a temperatura ambiente obtenido al poner alcanos en contacto con los materiales de grafito. Mostramos que la corriente de anillo en un recipiente en forma de anillo en el que se comprimieron finas escamas de grafito empapadas de n-octano no decayó durante 50 días a temperatura ambiente, lo que sugiere que el material es capaz de conducir electricidad sin pérdida de energía a temperatura ambiente.

Pero no se han medido las temperaturas críticas de estos materiales. Por lo tanto, en este estudio, intentan medir la temperatura crítica del superconductor a temperatura ambiente obtenido al poner en contacto alcano con material de grafito. Sin embargo, dado que el material a medir mencionado anteriormente es un material no homogéneo, el método de cuatro sondas no se puede aplicar a su medición de resistencia. La razón es que existe la posibilidad de que la trayectoria de la corriente de medición no pase necesariamente por un terminal de medición de voltaje en materiales no homogéneos y, por lo tanto, incluso si la diferencia de potencial entre los dos terminales de medición de voltaje llega a ser cero, no significa necesariamente que el la resistencia se vuelve cero.

Por lo tanto, la medición de la resistencia utilizando el método de cuatro sondas para materiales no homogéneos provoca malentendidos. La transición del estado normal al estado superconductor o del estado superconductor al estado conductor normal está acompañada por un cambio abrupto en la resistencia. Aunque el resultado obtenido por la medición de resistencia utilizando el método de dos sondas incluye la resistencia de contacto, el método de dos sondas puede discriminar un salto repentino en la resistencia a la temperatura crítica.

Se ha comprobado que la mezcla obtenida al poner en contacto el alcano con el material de grafito tiene una resistencia casi nula a temperatura ambiente. Si la mezcla obtenida al poner en contacto el alcano con el material de grafito se calienta gradualmente desde la temperatura ambiente, cuando alcance la temperatura crítica, la resistencia de la mezcla saltará repentinamente. En este estudio, las temperaturas críticas de mezclas que consisten en materiales de grafito y alcanos se miden mediante el método de dos sondas.

En esta investigación, se utilizó una fibra de grafito a base de brea como material de grafito. La muestra para la medición de la temperatura crítica se preparó empaquetando la fibra de grafito en un tubo de politetrafluoroetileno (PTFE) y luego inyectando alcano en el tubo con una jeringa. Dado que la fibra de grafito a base de brea es quebradiza, a veces la fibra se rompe en pedazos cuando se empaqueta en el tubo de PTFE. Por lo tanto, la resistencia de las fibras de grafito a base de brea empaquetadas antes de inyectar alcano en el tubo de PTFE tiene una amplia gama de valores.

Han observado un fuerte aumento en la resistencia de la mezcla de fibras de grafito y alcanos insertados en el tubo de PTFE durante el calentamiento, utilizando las mediciones de resistencia de dos sondas. Esta observación muestra que se produjo una transición de fase del estado superconductor al conductor normal en la mezcla de fibras de grafito y n-alcano. En otras palabras, esto indica que la mezcla de fibras de grafito y n-alcano empaquetadas en el tubo de PTFE permanece superconductora hasta que su resistencia aumenta rápidamente, y la temperatura a la cual la resistencia aumenta repentinamente es la temperatura crítica. Han notado que cuando las fibras de grafito a base de brea se empaquetan en el tubo de PTFE, pueden romperse en pedazos dependiendo de cómo se empaqueten en el tubo. Cuanto más finas se rompan las fibras de grafito, mayor será la resistencia de la muestra antes de inyectar el alcano en el tubo de PTFE relleno con la fibra de grafito. A partir de la relación entre la cantidad de cambio en la resistencia en la transición de fase y la temperatura crítica, encontraron que la temperatura crítica disminuye a medida que la fibra se divide finamente. Es decir, la temperatura crítica disminuye, a medida que disminuye la relación entre la superficie del plano basal y la superficie del plano del borde. Este hecho sugiere que el plano basal juega un papel importante en la superconductividad. Además, hemos encontrado que cuanto mayor es el número de carbonos del alcano, es decir, cuanto mayor es el punto de ebullición del alcano, mayor es la temperatura crítica. Han demostrado que se pueden obtener superconductores con temperaturas críticas superiores a 500 K utilizando n-alcanos que tienen 16 o más átomos de carbono.

Brian Wang es un líder de pensamiento futurista y un popular bloguero científico con 1 millón de lectores al mes. Su blog Nextbigfuture.com está clasificado como blog de noticias científicas n.º 1. Cubre muchas tecnologías y tendencias disruptivas, que incluyen espacio, robótica, inteligencia artificial, medicina, biotecnología antienvejecimiento y nanotecnología.

Conocido por identificar tecnologías de vanguardia, actualmente es cofundador de una startup y recaudador de fondos para empresas de alto potencial en etapa inicial. Es el Jefe de Investigación de Asignaciones para inversiones en tecnología profunda y Angel Investor en Space Angels.

Orador frecuente en corporaciones, ha sido orador de TEDx, orador de Singularity University e invitado en numerosas entrevistas para radio y podcasts. Está abierto a hablar en público y asesorar compromisos.