De resonancias médicas a trenes que levitan: físicos chilenos prueban bondades de LK99, el superconductor del futuro

Cuando en 1911, H. Kamerlingh Onnes descubrió la superconductividad, revolucionó la física al mostrar que cuando ciertos materiales eran enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto (−273.15 °C), permitían que la electricidad fluyera sin resistencia, lo que los hacía muy eficientes para transportar energía.

Con el tiempo, aparecieron superconductores que podían funcionar a temperaturas mucho menos extremas -llamados de “alta temperatura o HTS” (-150°C), pero que presentan inconvenientes prácticos y económicos para transformar la industria electrónica y de la energía, con aplicaciones a gran escala.

Hasta que la semana pasada, un equipo científico surcoreano (Lee, Kim y Kwon) publicó un archivo titulado “The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor”, donde presentaban el LK-99, un superconductor que funcionaría a temperatura y presión ambiental, lo que lo convertiría en la gran revolución esperada para esta área. La publicación incluía un video del material levitando sobre un imán. El revuelo a nivel científico no se hizo esperar.

Más de 15 grupos de investigación están intentando replicar dicho resultado y otros publicando los primeros trabajos de pares que analizan el material, con evidencia en contra y a favor del hallazgo. El último de ellos es un trabajo elaborado por científicos del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, que se convierte en el primero en estudiar el tipo de enlace de este material, entregando datos que confirmarían su potencial.

El artículo, “Theoretical insight on the LK-99 material”, publicado en arXiv por Javiera Cabezas, Nicolás Barrera, Carlos Cárdenas y Francisco Muñoz analiza tanto los enlaces de este material como su estructura electrónica. “En nuestro estudio proporcionamos información teórica sobre este material, con el fin de contribuir a esta emocionante nueva discusión”, dice Javiera Cabezas.

Agrega que el LK-99 es una apatita de plomo, donde una cierta cantidad del plomo es reemplazada por cobre. “Usando la Teoría Funcional de la Densidad pudimos ver cómo la incorporación del átomo de cobre sobre la apatita transforma el material de aislante a metal. Explorando el acoplamiento electrón-fonón (responsable de la superconductividad), encontramos efectos totalmente nuevos y únicos. Nuestros resultados revelan características que sugieren una posible superconductividad de alta temperatura”, señala Javiera Cabezas, tesista de doctorado en el DFC y principal responsable de la investigación.

Francisco Muñoz, académico DFC y parte del estudio agrega que “los enlaces y estructura electrónica de este material son muy extraños, distintos a los materiales tradicionales y el acoplamiento electrón-fonón -responsable de superconductividad- es gigantesco, superior a cualquier cosa que hayamos visto”, indica.

Aunque la evidencia encontrada no es concluyente aún, “este material efectivamente podría ser el superconductor a temperatura y presión ambiente que indican sus autores. De ser cierto, este sería el santo grial de la superconductividad”, afirma el doctor Muñoz.

Lo anterior, abriría un mundo de nuevas aplicaciones prácticas en el área, agrega Javiera Cabezas. “Desde líneas eléctricas más eficientes y baratas, electrónica de alta velocidad, mejores resonancias magnéticas hasta trenes que levitan magnéticamente que, por supuesto, prometen ser más rápidos y energéticamente eficientes que los convencionales”, dice.

Mientras tanto, la discusión científica sigue abierta y sumando nuevos trabajos que aporten antecedentes que confirmen o no este hallazgo, que podría generar un salto hacia el futuro.