En una nueva investigación, los científicos explican cómo un mineral que se encuentra en la naturaleza es más que un superconductor típico. La miasita es un mineral gris y metálico hecho de rodio y azufre y, como explica Science Alert, fue identificada como un superconductor regular en 2010.
Pero ahora, la miasita ha pasado una variedad de pruebas aparentemente extrañas que muestran que también es un superconductor “no convencional”, uniéndose a un pequeño grupo que, hasta ahora, solo ha incluido materiales concebidos en laboratorio. Esa investigación aparece ahora en la revista Communications Materials, ypara entender lo que todo esto significa, primero tenemos que entender los superconductores convencionales.
Dentro de un material regular que conduce la electricidad, los electrones en movimiento pasan a través de donde tienen espacio para hacerlo. Pero esos caminos no son enormes ni perfectos, por lo que los electrones experimentan resistencia. Los conductores a menudo se organizan según la cantidad de resistencia que producen: Cuanta menos resistencia, mejor.
Algunos productos, como las almohadillas térmicas, utilizan intencionadamente la resistencia porque los electrones depositan más energía en la estructura cuando se “atascan”.
La superconductividad, por otro lado, es un estado en el que la resistencia eléctrica dentro de un material sólido cae a cero. Fue descubierto por primera vez en 1911 por la científica holandesa Heike Kamerlingh Onnes y sus estudiantes, y los científicos han teorizado sobre diferentes tipos, o el potencial de diferentes tipos, desde entonces.
Un material superconductor típico solo alcanza la superconductividad a temperaturas extremadamente bajas y, por lo general, bajo una gran cantidad de presión. Esto se debe a que la teoría principal que explica los superconductores, llamada Teoría de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), se basa en pares de electrones especiales mantenidos a baja temperatura en el estado de la materia llamado Condensado de Bose-Einstein (BEC).
Un BEC de alta temperatura es tan buscado como un superconductor de alta temperatura, ya que enfriar cualquier cosa hasta casi el cero absoluto es costoso en equipos y energía.
Los superconductores no convencionales son cualquier material superconductor que no se ajusta a lo que sabemos sobre la teoría BCS. Pero probar materiales para superconductores no convencionales implicó fabricarlos en un laboratorio y luego ponerlos a temperaturas cercanas al cero absoluto. Esto no fue posible durante mucho tiempo.
En 1978, el físico alemán Frank Steglich descubrió en su laboratorio el primer superconductor no convencional, hecho de cerio, cobre y silicio. Este superconductor de “fermión pesado” no se ajusta a la teoría BCS, por lo que su superconductividad proviene de otra cosa. Otros tipos de superconductores no convencionales son los cupratos (materiales específicos que contienen cobre) y los ferropnictidos (hierro con nitrógeno, bismuto u otros elementos del Grupo 15).
Pero, como explica el nuevo artículo, todos estos materiales “son productos de la química sintética del estado sólido y no se encuentran en la naturaleza. Nuestro trabajo establece al Rh17S15 como un miembro único de los superconductores no convencionales, siendo el único ejemplo que se produce como mineral natural”.
El rodio es “un superconductor frágil” por sí solo y en una serie de compuestos fabricados en laboratorio. El azufre también se encuentra en el sulfuro de hidrógeno superconductor, un gas que nunca se encontraría en forma mineral sólida en la naturaleza, a menos que esa naturaleza esté en las profundidades de Urano.
La miasita hecha en laboratorio pasó todas las pruebas de superconductores, explica David Nield de Science Alert. “Se utilizaron tres pruebas diferentes para establecer la superconductividad no convencional, incluida la prueba de profundidad de penetración de Londres que mide la reacción del material a un campo magnético débil.
Otra prueba consistió en crear defectos en el material, que pueden afectar a la temperatura a la que se convierte en un superconductor”. También estudiaron la naturaleza y la cantidad de las brechas de energía en el material, porque esta cualidad especial es la que permite la superconductividad. Cuando el material se enfría lo suficiente, su rango de energía cambia a uno en el que los electrones se pueden intercambiar libremente sin resistencia.
La miasita es el primer mineral natural que muestra una superconductividad no convencional, pero los investigadores explican que se une a una interesante categoría de superconductores naturales: la covelita, ciertos meteoritos, la parkerita, la palladseita y la propia miasita son todos superconductores tradicionales fabricados en el laboratorio que tienen análogos naturales. Este artículo explora las cualidades no convencionales de la miasita, además de las convencionales, hablando de un triunfador.
Aunque la miasita se encuentra en la naturaleza, es improbable que cualquier muestra natural sea superconductora. Este mineral quebradizo generalmente se encuentra como una inclusión, como las chispas de chocolate en la masa para galletas de otro mineral.
Es probable que algunos depósitos se remonten a justo después del nacimiento del Sistema Solar, hace 4.450 millones de años, y han estado flotando en la mezcla de la Tierra desde entonces. Sí, los científicos analizaron su muestra de laboratorio en un estado desordenado, pero ese proceso es muy ordenado en comparación con miles de millones de años de experiencia en el mundo real.
Pero ahora, todos los que tienen una muestra de miasita tienen un potencial superconductor no convencional en sus manos. ¡Al laboratorio!