Levitación y aplicaciones electrónicas.



Existen otras posibilidades de aplicación de superconductores o de los fenómenos asociados a los mismos. Una de ellas consiste en la utilización del efecto Meissner para provocar levitaciones.

Ya vimos que este fenómeno se basa en el diamagnetismo perfecto de estos materiales de forma que, cuando se alcanza la temperatura crítica, el campo magnético es expulsado totalmente-si estamos ante un superconductor tipo I- o parcialmente- si estamos ante un superconductor tipo II.

En las siguientes fotografías pueden observarse algunos experimentos de levitación usando la propiedad anterior:







Tanto en este tipo de experimentos, como en las aplicaciones anteriores, la conveniencia de usar superconductores de alta temperatura crítica en lugar de superconductores normales es puramente económica.

Es muy costoso alcanzar temperaturas críticas del orden de las de los superconductores normales mientras que si trabajamos con superconductores de alta temperatura crítica podrá usarse nitrógeno líquido para enfriar que es mucho más barato que cualquier otro método de enfriamiento.

Esto se debe principalmente a que el calor latente del nitrógeno es aproximadamente 70 veces mayor que la del helio líquido lo cual significa que un dispositivo enfriado con nitrógeno líquido permanece frío por más tiempo que el enfriado con el mismo volumen de helio.

En la siguiente figura se muestra que los valores de campo crítico Bc son extremadamente altos por lo que las limitaciones están fundamentalmente en lograr superconductores de alta Tc con corrientes críticas suficientemente altas que permitan su utilización a la temperatura del nitrógeno líquido.



Además de la citada dificultad, aparecen otras inherentes a estos tipos de materiales, debido fundamentalmente a su extrema fragilidad y tendencia a la oxidación debido a las reacciones REDOX que se llevan a cabo en su interior.

Estas características los hace difíciles de manejar convenientemente por lo que las tendencias de investigación actuales tienden a sintetizar materiales cada vez más resistentes a rotura y que sean maleables en gran medida, en orden a fabricar dispositivos de las formas y tamaños requeridos para su óptimo funcionamiento.

En este apartado de levitación , una de las aplicaciones a gran escala más excitantes y con un futuro más prometedor es el desarrollo de medios de locomoción levitados magnéticamente.

El más desarrollado hasta ahora ha sido el estudio de trenes (MAGLEV), ya que debido a los problemas de fricción la máxima velocidad que puede alcanzarse con ruedas es de 300 Km/h (alcanzada por el TGV francés).

En los MAGLEV el efecto de un imán moviéndose sobre un metal normal produce una interacción magnética que conduce a la levitación.



Si usamos superconductores es posible lograr campos suficientemente intensos para lograr la suspensión del tren de forma más económica que con materiales "normales", de hecho, ya ha sido construida en Japón una pista experimental de 43Km. que usa superconductores tradicionales para demostrar la viabilidad del proyecto.

El empleo de alambres de superconductores de alta temperatura crítica en lugar de superconductores normales podría reducir drásticamente los problemas involucrados con la refrigeración y abaratar así los costes, pero nos volvemos a encontrar con idénticos problemas de rotura y oxidación de estos materiales.

Probablemente, la primera aplicación comercial de los SATC, sea en la electrónica, donde los problemas tecnológicos de rotura y oxidación son más fácilmente evitables debido al tamaño y aislamiento de las muestras.

Las aplicaciones electrónicas de estos compuestos dependen fundamentalmente de la capacidad de crecer estos materiales en forma de película delgada con las mismas o mejores propiedades superconductoras que las del mismo material en forma de bloque.

Por esto, físicos, químicos e ingenieros han trabajado duramente en la creación de procedimientos para provocar crecimientos de estos materiales.

En la figura 5 pueden observarse esquemáticamente algunos de los procedimientos más comunes para la síntesis de películas delgadas de superconductores, con la intención de ser utilizados en aplicaciones electrónicas.



Actualmente se han logrado crecer capas delgadas con corrientes críticas Jc mayores de 106 A/cm2 a 77K sobre sustratos cristalinos de SrTiO3, LaAlO3, MgO, zafiro con capas de protección y otros.

Refiriéndonos a las aplicaciones electrónicas, observamos que el desarrollo vertiginoso de la industria electrónica ha llevado al desarrollo de cables de SATC capaces de transportar corrientes cada vez mas altas, siguiendo una tendencia similar a la mostrada en el desarrollo de unidades de memoria dinámica de acceso aleatorio DRAM o en el desarrollo de lo microprocesadores como puede verse en esta gráfica:





Puede observarse la evolución de los superconductores y sus aplicaciones, en general, en la siguiente figura: