Esta historia comienza en un laboratorio de Leiden, en los Países Bajos, hace un siglo y 12 años. Heike Kamerlingh Onnes conseguía demostrar cómo, por debajo de ciertas temperaturas, algunos materiales tenían resistencia cero al paso de la electricidad. Algo que podía cambiar el mundo. Por aquel entonces no se sabía de los insondables misterios de la física cuántica. Pero hasta la serendipia quiso que un operario se quedase dormido en medio de un experimento, contribuyendo a corroborar que, cuando baja muchísimo la temperatura, algunos materiales se convierten en superconductores, ‘de golpe’.
Ocurrió con mercurio. Habían observado que a temperaturas cercanas al cero absoluto (en grados Kelvin) la electricidad circulaba sin interrupción, abriendo un camino a la creación de materiales capaces de levitar magnéticamente. Pero ante la involuntaria siesta del encargado del manómetro, la presión del experimento aumentó y, con ello, la temperatura. Cuando se superaron los 4,25 grados kelvin, de pronto, la aguja del galvanómetro empezó a moverse. Volvía la resistencia. Se acababa ‘la magia’. Sorprendentemente, ‘de golpe’. Aquello no se lo esperaban del todo (aunque Onnes ya se lo imaginaba).
Este fue el comienzo para el desarrollo de materiales superconductores que hoy sirven para hacer resonancias magnéticas en los hospitales, para tratar de conseguir energía casi infinita con reactores de fusión o para hacer levitar piezas como por arte de magia en platós de televisión o en el auditorio del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC). Allí, la física Leni Bascones realiza estos días demostraciones de superconductividad ante chavales de segundo de la ESO.
“Se quedan alucinados”. Aún impresiona ver levitar algo con forma de maqueta de tren sobre un raíl de piezas metálicas, “tanto horizontal como verticalmente”, comenta la científica en este capítulo del pódcast Tampoco es el fin del mundo. Eso sí, para que la magia surja en este auditorio, es necesario tirar de nitrógeno líquido a temperaturas heladoras. Sólo cuando el frío es extremo o las presiones muy altas podemos hablar de superconductores, capaces de levitar. Y aquí es donde está el anhelado santo grial de los materiales del futuro. Una carrera de un siglo y 12 años por conseguir la superconductividad en condiciones ambientales, en la que dos equipos científicos acaban de derrapar.
El futuro prometido por los materiales superconductores
Los materiales superconductores ya tienen multitud de aplicaciones prácticas hoy en día. Contamos con superconductores de alta temperatura (funcionan a menos de -23 °C), pero requieren enormes presiones. El tren Maglev de Yamanashi, en Japón, levita 10 centímetros por encima de su vía, alcanzando los 500 km/h, con imanes a -232ºC.
Sin embargo, el reto es que alguno de estos superconductores esté disponible a temperatura y presión ambiente. El día que eso se consiga, la tecnología tendría a su disposición una sustancia para inventar un mundo nuevo o, como mínimo, “más eficiente y ecológico”, cree Bascones.
Se suele apelar al desarrollo de trenes de levitación magnética hiperrápidos entre esas aplicaciones de los materiales del futuro. Pero para la científica estaríamos más bien ante “un mundo con tecnologías parecidas a las que ya tenemos, pero muy mejoradas”. Por ejemplo, baterías mucho más duraderas. Motores que apenas gasten energía. Producción de electricidad con mucha más facilidad en aerogeneradores. Maquinaria de biomedicina mucho más avanzada para, por ejemplo, el cerebro.
Desde la Universidad de Carolina del Sur, el experto en materiales, ingeniería eléctrica e informática Massoud Pedram añade que los materiales superconductores a temperaturas normales podrían impulsar una computación más eficiente y ultrarrápida. Podríamos estar ante una nueva generación de chips.
Empresas como D-Wave Systems, Google e IBM han construido ordenadores cuánticos experimentales que utilizan superconductores. Una vez más, a temperaturas heladoras.
Los superconductores también pueden revolucionar la distribución eléctrica en un mundo en que se abren paso las renovables. En el norte de Chicago, explica, se desplegó una red piloto superconductora en 2021. “En comparación con el cable de cobre convencional, el cable superconductor puede transportar 200 veces la corriente eléctrica. Pero el coste de mantener las bajas temperaturas y las altas presiones necesarias para los superconductores actuales hace que incluso esta ganancia de eficiencia sea poco práctica en la mayoría de los casos”, sostiene.
Un superconductor haría el mundo más rápido y menos caliente. Pero ese santo grial de la física, que se lleva persiguiendo hace más de un siglo, no ha dado sus frutos nunca. El último hype alrededor de la superconducción llegó con el grafeno (que ha revelado propiedades asombrosas, pero aún no aplicadas) antes de que se convirtiese en objeto de bulos entre la comunidad negacionista de las vacunas anticovid.
Del artículo retractado de Nature al vídeo viral de los falsos superconductores
En esta carrera por conseguir materiales superconductores a temperatura y presión ambiente hay un nombre propio: el físico Ranga P. Dias, de la Universidad de Rochester (Estados Unidos). En 2020, en pleno repunte pandémico, se presentó lo que parecía el avance más importante en muchos años dentro de este terreno. Como aclara Bascones, no era superconductividad a temperatura ambiente, pero sí a la temperatura más elevada jamás utilizada en un experimento de este tipo. Los resultados se publicaron en Nature, pero había demasiada gente no convencida de los datos publicados.
La presión sobre Dias fue creciendo hasta que, en octubre de 2022, Nature tuvo que retirar el artículo. Como explicó entonces el físico Francis Villatoro en su blog La ciencia de la mula Francis, “las figuras son de libro, tan limpias y tan perfectas que parecen irreales”. Aquello supuso un golpe para su entonces doctorando y firmante Nathan Dasenbrock-Gammon.
Sin embargo, el empeño de ambos por lograr un superconductor a temperatura ambiente los llevó a publicar otro experimento similar en 2023. El problema es que ya casi nadie los creía. Pero esta vez, las cosas se han precipitado y el segundo artículo también se ha retirado de Nature. Eso sí, en esta ocasión, a instancias de Dasenbrock-Gammon, que seguramente ha visto en este movimiento la única oportunidad de limpiar su imagen tras el golpe de 2020.
¿Prisa? ¿Fraude científico? ¿Competitividad desmedida? Dias sigue defendiendo sus datos, pero lo tendrá difícil. Como explica Davide Castelvecchi en la propia revista Nature, “se trata de la tercera retractación de alto perfil de los dos autores principales”. Physical Review Letters retiró otro en agosto. “Esto implica más problemas, en particular para Dias, a quien algunos investigadores acusan de plagiar partes de su tesis doctoral. Dias se opuso a las dos primeras retractaciones y no respondió sobre la última. Salamat aprobó los dos este año”.
LK-99, el vídeo que levitaba en un mar de dudas
En medio de las dudas alrededor de la práctica científica de Dias, saltó otra sorpresa para los materiales superconductores el pasado agosto. Un equipo coreano afirmó haber dado con el ‘santo grial’ con una sustancia bautizada como LK-99, que presentaron en dos borradores de artículo y en un vídeo que pronto se hizo viral.
“Yo, antes de llegarme el vídeo, lo vi en un repositorio de prepublicaciones científicas que consulto a diario”, explica Bascones. “Ahí habían hecho un anuncio, yo creo, demasiado precipitado. Pero realmente es que no había superconductividad. O por lo menos, nadie lo ha replicado y ha habido bastantes grupos estudiándolo. Da la sensación de que el trabajo simplemente no había sido cuidadoso y que se habían dejado llevar demasiado por la ilusión”.
Ilusionismo y física cuántica se dan la mano a veces. No sólo en esa maqueta demostrativa de tren que espera una nueva visita de estudiantes en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, sino en materiales prometedores como el grafeno. “Hay un grafeno que se llama de ‘ángulo mágico’. El grafeno es lo más fino del mundo, una o dos capas de apenas el grosor de un átomo. Hace cuatro años nos dio la sorpresa, se descubrió que si apilas dos láminas de grafeno y las rotas un grado de ángulo, se descubre superconductividad”.
¿Veremos antes de que acabe este siglo un material nuevo –o conocido– con propiedades superconductoras? Bascones cree que se lleva mucho camino recorrido, pero… ¿quién sabe? “No hay nada que nos diga que no se puede encontrar”.
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