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Superconductividad de alta temperatura

1986
  • Johannes Georg Bednorz
  • Karl Alexander Müller
Escena de laboratorio con investigadores que estudian materiales cerámicos superconductores de alta temperatura.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

In 1986, Georg Bednorz and K. Alex Müller discovered superconductividad in a ceramic material, a lanthanum-based cuprate perovskite, at a temperatura crítica of ~35 K. This was significantly higher than the ~23 K record for conventional superconductors at the time and shattered the belief that superconductivity was restricted to much lower temperatures, opening the field of high-temperature superconductivity.

The discovery by Bednorz and Müller at the IBM Zurich Research Laboratory was a major breakthrough. For decades, the progress in raising the critical temperature ([latex]T_c[/latex]) had been slow and incremental, with most physicists believing that the electron-phonon mechanism described by BCS theory had a theoretical upper limit of around 30-40 K. Bednorz and Müller decided to investigate metallic oxides, a class of materials generally considered unsuitable for superconductivity. Their discovery in lanthanum barium copper oxide (LBCO) with a [latex]T_c[/latex] of 35 K was quickly confirmed and followed by a rapid succession of discoveries of related materials with even higher critical temperatures. In 1987, Paul Chu’s group discovered yttrium barium copper oxide (YBCO) with a [latex]T_c[/latex] of 92 K. This was a particularly significant milestone because 92 K is above the boiling point of liquid nitrogen (77 K), a coolant that is far cheaper and easier to handle than the liquid helium required for all previous superconductors. This made many applications economically and practically feasible for the first time. These materials, known as cuprates, are Type II superconductors with a layered, perovskite-like crystal structure. Despite intense research for over three decades, a complete, universally accepted microscopic theory for high-temperature superconductivity in cuprates remains elusive, though it is widely believed to involve a different pairing mechanism than the conventional phonon-mediated attraction of BCS theory.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Física del estado sólido

Tipo

Propiedad física

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Teoría BCS (que proporciona una base para la comparación)
  • Investigación sobre óxidos metálicos y cerámicas
  • técnicas avanzadas de síntesis de materiales
  • Desarrollo de sistemas fiables de medición de baja temperatura

Aplicaciones

  • cables de transmisión de energía superconductores
  • Electroimanes de alto campo para investigación y resonancia magnética
  • limitadores de corriente de falla para redes eléctricas
  • filtros de comunicación celular
  • motores y generadores eléctricos de alto rendimiento

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Reactores de fusión compactos (tokamaks) que utilizan imanes de alto campo
  • centros de datos sin pérdidas con interconexiones superconductoras
  • high-speed maglev transport systems operating with nitrógeno líquido cooling
  • Sistemas de propulsión de aeronaves eléctricas, eficientes y ligeros
  • Volantes de inercia de almacenamiento de energía a gran escala con cojinetes superconductores
  • sistemas de propulsión naval silenciosos (accionamiento magnetohidrodinámico)
  • Aceleradores de partículas de próxima generación con haces de mayor energía
  • Transferencia de energía inalámbrica a largas distancias
  • ascensores espaciales con cintas superconductoras
  • Detectores ultrasensibles para búsquedas de materia oscura
Related to: high-temperature superconductividad, cuprates, YBCO, critical temperature, liquid nitrogen, Bednorz and Müller, unconventional superconductivity, condensed matter physics, perovskite, ceramic superconductor.

Contexto histórico

Superconductividad de alta temperatura

1980
1984
1986
1986
1991
1994
1997
1980
1984
1985
1986
1990
1993-01-01
1995
2000

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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