El descubrimiento de un superconductor a temperatura y presión ambiente es uno de los mayores logros que podría esperarse, incluso si su utilidad en aplicaciones reales podría depender de las características de dicho superconductor.  

La búsqueda de superconductores de alta temperatura ha estado históricamente cargada de falsos positivos, incluyendo retracciones de artículos, lo que nos hace tener una especial cautela ante cualquier descubrimiento de un nuevo superconductor de alta temperatura. Cualquier afirmación de dicho descubrimiento debe ir acompañado de medidas muy sólidas y de un tratamiento de datos cuidadoso. Esta semana han aparecido dos artículos en la base de preprints arXiv (2307.12008 y 2307.12037) que afirman haber encontrado un superconductor, a presión ambiente a temperaturas por encima de 100 ºC, al que llaman LK-99. Dos de los autores firman ambos artículos.  

Por comparar, el superconductor a presión ambiente conocido de mayor temperatura crítica (la temperatura a la que se vuelve superconductor) superconduce tan solo por debajo de unos –135 º, aunque a altas presiones algunos lo hacen a temperaturas mayores. En un superconductor la resistencia a la corriente eléctrica se anula y los campos magnéticos son expulsados. Las medidas mostradas por los autores muestran que por encima de 100 º hay una transición en el sistema.  

En mi opinión, los resultados no son suficientemente convincentes de que el estado que observan a menores temperaturas sea superconductor, tanto por la falta de medidas de resistividad y susceptibilidad magnética en un rango de temperaturas más amplio, como por la forma en que estas cantidades, en particular la resistividad, dependen de la temperatura. Es necesario esperar a que otros grupos hagan estudios más cuidadosos de este material.   

El análisis, teórico y de los datos, del segundo artículo es, en mi opinión, particularmente osado, discutiendo una transición metal-aislante sin dar la información más básica de material, que sería la estructura de bandas, adivinando información importante superconductor, como es la simetría de su parámetro de orden, a partir de medidas de las que es difícil obtener esta información, e incluyendo afirmaciones que no son correctas.

Presenciar los descubrimientos de un material cuántico recién sintetizado es muy emocionante, ya que la naturaleza revela nuevos fenómenos que hay que comprender. Las observaciones iniciales siempre requieren una verificación y reproducibilidad diligentes siguiendo el método científico. Vivimos en una época en la que, más que nunca, las investigaciones fiables y de confianza son fundamentales para el progreso de la ciencia.  

Recientemente se ha difundido un manuscrito sobre la superconductividad potencial a temperatura ambiente en arXiv:2307.12037 y el 30 de abril de 2023 se publicó este artículo. 

Aunque los resultados presentados son potencialmente apasionantes, la presentación y el análisis de los resultados deben mejorarse y todas las mediciones deben verificarse. Solo cuando los resultados experimentales sean verificados por muchos grupos de todo el mundo estaremos preparados para abrazar la tan buscada superconductividad a temperatura ambiente. 

De corroborarse, sería sin duda un descubrimiento muy emocionante. Por supuesto, las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias, y es importante que se siga el proceso de revisión por pares independientes de los envíos de los autores al servidor de preprints. Para que el descubrimiento sea aceptado, otros grupos de investigación deben ser capaces de sintetizar el material y reproducir la superconductividad a temperatura ambiente, eliminando al mismo tiempo otros fenómenos físicos que podrían haber dado lugar a firmas experimentales similares. 

El reciente preprint de Lee, Kim y Kwon, en el que sugieren que han observado superconductividad a temperatura ambiente en el sistema de fosfato de plomo dopado con cobre, sin necesidad de presiones aplicadas muy altas, es interesante, pero aún no del todo convincente. Los datos presentados, que muestran una caída brusca de la resistividad en masa, sugieren una transición de fase abrupta en torno a los 100 ºC, pero no está claro si es el resultado de la formación de un estado superconductor. Se esperaría una transición igualmente brusca en la señal de magnetización a la misma temperatura si un volumen significativo de la muestra se hubiera convertido en superconductor, así como una anomalía en la capacidad calorífica específica. Ninguna de estas características es evidente en los datos presentados, por lo que es demasiado pronto para afirmar que se nos han presentado pruebas convincentes de superconductividad en estas muestras. Será interesante ver si otros laboratorios pueden repetir y mejorar estas observaciones preliminares. 

Un superconductor a temperatura ambiente que funcione a presión ambiente sería uno de los santos griales de la física moderna y permitiría grandes avances en los campos de la energía, el transporte, la sanidad y las comunicaciones. Sin embargo, el artículo aún no ha sido revisado por expertos ni sometido a pruebas en otros laboratorios para comprobar si otros investigadores pueden reproducir sus resultados. Estos dos aspectos son clave para determinar con seguridad si el mundo debería entusiasmarse con las afirmaciones de los autores, que necesitan mucho más escrutinio en esta fase inicial. Si se aprueban las afirmaciones de los hallazgos, quizá se trate de uno de los logros más significativos de las últimas décadas en física e ingeniería de materiales.  

Incluso antes de que se apliquen esas normas, los resultados publicados muestran que es necesario mejorar la corriente crítica, el rendimiento en campo y las propiedades mecánicas del nuevo material, para que sea útil en aplicaciones del sector energético y del transporte, en dispositivos como cables, motores y transformadores, y en imanes de la industria de la fusión. Sin embargo, conseguir esta fase superconductora a presión ambiente ya es un logro significativo que debe valorarse.  

Aunque este trabajo enciende un rayo de esperanza para todos los que formamos parte de la comunidad de la superconductividad y más allá, queda mucho por hacer para verificar y explorar los resultados. Seguiré los avances con gran interés. 

Hay algunas consideraciones que tener en cuenta para esta investigación. Por ejemplo, no está claro cómo afecta la frecuencia eléctrica a la resistencia.  

La investigación tiene muchas repercusiones. La superconductividad a temperatura y presión ambiente permitiría que el sistema de transporte de electricidad fuera más pequeño y posiblemente más barato, y las pérdidas por conducción serían nulas, con lo que mejoraría la eficiencia. (La red nacional pierde energía en las largas líneas de alta tensión). Esto permitiría una mayor electrificación dentro del Reino Unido, pero también una interconexión mucho mayor entre naciones —como de Marruecos al Reino Unido o de Islandia al Reino Unido— para importar energía renovable con cero emisiones de carbono. 

Los avances en este campo también podrían ayudar a que las máquinas eléctricas fueran más eficientes y pequeñas; máquinas eléctricas como los generadores de turbinas eólicas podrían ser mucho más pequeñas y estarían limitadas por el diseño mecánico y no por el electromagnético. Además, la flexibilidad de diseño que supone disponer de máquinas mucho más pequeñas podría ayudar a sus aplicaciones, como la aeroespacial o la robótica. Los dispositivos eléctricos como los sensores (por ejemplo, los escáneres médicos) también podrían ser más pequeños, menos intrusivos y más baratos.  

Las implicaciones no se quedan ahí. Los campos magnéticos para procesos industriales podrían ser más viables comercialmente, como el calentamiento por inducción para la fabricación de hierro y acero. El almacenamiento de energía y el apoyo a la red (para variaciones de tensión y frecuencia) son más baratos y pueden distribuirse, lo que significa que pueden conectarse a la red más energías renovables. La computación podría realizarse con pocas pérdidas o a mayor velocidad. La computación cuántica también podría aprovechar la pérdida cero, y quizá el almacenamiento de datos también sea más rápido.