Un físico teórico de la Universidad de Nevada, Reno, junto con sus colegas, ha identificado que la geometría cuántica puede ayudar a aumentar la temperatura crítica de los superconductores bidimensionales.
● Temperaturas críticas más altas para superconductores.
● Geometría cuántica aumenta eficiencia sin pérdidas.
● Mejora posible en condiciones de campos magnéticos.
● Clave para energía limpia y redes eléctricas sostenibles.
● Investigación en materiales con propiedades cuánticas avanzadas.
Geometría cuántica: una nueva vía para mejorar la superconductividad
Un equipo internacional de físicos liderado por el profesor Yafis Barlas de la Universidad de Nevada, Reno, ha encontrado pruebas teóricas de que la geometría cuántica puede aumentar la temperatura crítica de los superconductores bidimensionales, un avance que podría revolucionar la tecnología energética.
¿Qué es la superconductividad y por qué importa?
Los superconductores son materiales capaces de conducir electricidad sin ninguna pérdida de energía, lo que los convierte en herramientas clave para tecnologías como la imagen médica (resonancia magnética), el transporte de energía eléctrica o incluso los trenes de levitación magnética.
El gran desafío es que estos materiales solo funcionan a temperaturas extremadamente bajas (mucho más frías que el punto de congelación del agua), lo que limita su uso generalizado por el alto coste energético del enfriamiento.
El papel de los pares de Cooper y los vórtices
La superconductividad ocurre cuando los electrones se agrupan en pares, llamados pares de Cooper, que se desplazan de forma cooperativa a través del material. Pero si se aplican campos magnéticos o sube la temperatura, estas parejas pueden desestabilizarse, provocando resistencia eléctrica y la pérdida de la superconductividad.
En superconductores bidimensionales, estos efectos dan lugar a vórtices en el espacio del momento. Si los vórtices se desunen, se rompe el estado superconductor.
La geometría cuántica como potenciador
La novedad del trabajo de Barlas y su equipo es haber demostrado que la geometría cuántica puede aumentar la energía necesaria para que los vórtices se separen, y por tanto subir la temperatura crítica a la que el material sigue siendo superconductor.
La geometría cuántica es un concepto que describe cómo se comportan las partículas a escala subatómica, asignando estructuras espaciales a propiedades del mundo cuántico. En este caso, el diseño geométrico específico de los electrones en ciertos materiales permite mejorar la estabilidad del estado superconductor incluso a temperaturas más altas o en presencia de campos magnéticos más intensos.
Implicaciones prácticas y sostenibilidad
Este descubrimiento no es solo una curiosidad científica: puede tener un impacto directo en cómo gestionamos la energía. Las pérdidas por calor en la transmisión eléctrica son uno de los mayores problemas de eficiencia energética a nivel global. Los superconductores ofrecen una solución, pero solo si logran funcionar en condiciones prácticas y sostenibles.
Materiales que incorporen geometría cuántica concentrada podrían permitir:
- Redes eléctricas sin pérdidas energéticas.
- Reducción del uso de materiales contaminantes o peligrosos, como el amianto, en sistemas de aislamiento.
- Nuevas generaciones de tecnologías médicas, sin necesidad de costosos sistemas de refrigeración.
- Aceleradores de partículas y tecnologías de computación cuántica más accesibles y menos costosas.
Potencial
El avance en el uso de la geometría cuántica en superconductores abre una nueva puerta hacia la descarbonización del sistema energético. Poder transportar electricidad sin pérdidas desde fuentes renovables (como la solar o la eólica) permitiría aprovechar mejor cada kilovatio generado. Además:
- Disminuye la dependencia de refrigerantes contaminantes.
- Permite miniaturizar componentes tecnológicos, reduciendo el consumo de materiales.
- Hace viable la implementación de tecnología avanzada en zonas remotas o con recursos limitados.
En resumen, los superconductores potenciados por geometría cuántica no solo son un avance técnico, sino una oportunidad para construir un futuro energético más limpio, eficiente y justo.
Vía Theoretical physicist finds evidence quantum geometry can increase critical temperatures of superconductors | University of Nevada, Reno
