Levitación magnética y superconductividad
La levitación es, sin lugar a dudas, un fenómeno que siempre ha cautivado la imaginación del ser humano. Hoy en día, se conocen unos cuantos mecanismos físicos que permiten "sostener" un objeto flotando sin contacto mecánico alguno con el suelo, y ya se pueden incluso comprar "levitrones" de bolsillo en algunas jugueterías por un precio razonable. No obstante, cuando se pretende extrapolar este atractivo fenómeno a sistemas de interés científico o tecnológico, aparecen serias dificultades.
En particular, las aplicaciones basadas en efectos dinámicos (un colchón de aire, por ejemplo) requieren un ingente aporte de energía, y las que tratan de evitar este problema mediante la estática (como las basadas en imanes que se repelen) son altamente inestables. Una mínima perturbación sobre el objeto levitante lo expulsa irreversiblemente de su posición de equilibrio.
Aunque queda mucho camino por recorrer, las propiedades de atracción-repulsion entre imanes y superconductores han hecho posibles grandes avances en este campo. Estos sistemas son inherentemente muy estables y el consumo de energía se reduce de modo drástico. En el rango de las aplicaciones a gran escala, disponemos ya de conocimiento y tecnología para levitar grandes masas. No es extraño ver demostraciones en las que un vagón levitante transporta durante varias horas grupos de cuatro o cinco personas a lo largo de una pista de varias decenas de metros.
Científicos del ICMA encuentran claves para sustituir la corriente de electrones por la de luz
Los científicos que trabajan en este proyecto en la UZ pertenecen al Departamento de Física de la Materia Condensada y son los únicos que se dedican a la Nanofotónica en metales en Aragón. Según explica Luis Martín-Moreno, investigador responsable de este grupo aragonés, este trabajo se ha centrado en "las ondas electromagnéticas que corren ligadas a las superficies metálicas, con velocidades cercanas a la luz, y que se denominan técnicamente plasmones superficiales".
Estas ondas se conocen desde hace 50 años, pero es ahora cuando se comienza a pensar en su utilidad para ser aplicadas en dispositivos electrónicos. "Antes estas ondas no se controlaban, eran consideradas un aspecto negativo de los metales, perdían energía, sólo se utilizaban para espejos. No pueden viajar a distancias mayores al milímetro, pero con la miniturización de los dispositivos electrónicos actuales un milímetro es una distancia gigantesca. Es por ello, que deseamos hacer algo útil. De momento hemos demostrado que sabemos controlar estas ondas, al tener una fuente localizada que envíe la onda en una determinada dirección", explica este científico del ICMA, que lleva siete años en esta línea de investigación. Al tiempo que Sergio G. Rodrigo, uno de los ocho miembros de este grupo aragonés, donde actualmente está realizando la tesis doctoral, detalla: "hemos hecho una fuente localizada que consigue que la onda salga de una ranura de 100 nanómetros, lo que equivale a un tamaño mil veces más delgado que un pelo".
Utilidad de la corriente a la velocidad de la luz
¿Cuáles serían las aplicaciones de esta investigación? Es la pregunta que al ciudadano le interesa y que Luis Martín-Moreno responde asegurando que se está considerando su utilización en el procesamiento de información, mediante la creación de circuitos ópticos o bien la posible interconexión de forma óptica entre los componentes electrónicos a través de "los plasmones superficiales". Pero para su aplicación práctica en ordenadores u otros dispositivos todavía quedan interrogantes que resolver: cómo acoplar energía a estas ondas electromagnéticas, cómo moverlas, y cómo extraerlas. "Ahora los pequeños dispositivos ópticos son complejos, los plasmones serían un solución natural", concreta este profesor titular de la UZ.
Vórtices magnéticos: un prometedor sistema de almacenamiento de información
Investigadores del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid están estudiando los fenómenos dinámicos en sistemas físicos que conllevan la polaridad y quiralidad de los vórtices magnéticos para proporcionar a estos sistemas una mayor rapidez y capacidad de almacenamiento de información.
En estos nanocilindros magnéticos la dirección de la imanación gira en torno al eje del cilindro en su plano estando justo en éste punto fuera del plano. El control de la dirección de la imanación en el núcleo (polaridad P=1 si la imanación del núcleo apunta hacia fuera ó P=0 si apunta hacia dentro) y la dirección de rotación de la espiral magnética en torno al núcleo (conocido como quiralidad Q=+1 si gira en la dirección de las manecillas del reloj ó Q=-1 si gira en dirección opuesta) permite cuatro posibles estados que pueden ser identificados como cuatro "bits" magnéticos: [P=1,Q=-1; P=1,Q=1; P=0,Q=-1; y P=0,Q=1". Esto junto con las escalas temporales (10-12 segundos) a las que se produce la inversión de la polaridad, hace que estos vórtices magnéticos sean uno de los futuros dispositivos de almacenamiento de información, mucho más rápidos y pequeños.
Sin embargo, la inversión de la polaridad y el control de la quiralidad lleva consigo fenómenos físicos complejos de carácter fundamental que deben de ser estudiados en profundidad. Estos fenómenos se conocen como ondas de espín (excitaciones fundamentales de la imanación fuera del núcleo del vórtice).
La observación de estas excitaciones se llevaron a cabo radiando el sistema con ondas electromagnéticas perpendiculares al campo magnético externo y paralelas al mismo. Esta última configuración, no empleada anteriormente en la comunidad científica, ha permitido detectar por primera vez excitaciones cerca de núcleo de vórtice desplazado del centro del nanocilindro hacia uno de sus bordes
Los secretos que aún esconden los superconductores
La rectificación de corriente alterna y su conversión en corriente continua en semiconductores es bien conocida. Ahora, investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid han descubierto en materiales superconductores bajo campo magnético una propiedad parecida: la aparición de un campo eléctrico permanente en el superconductor cuando por éste pasa una corriente alterna de muy alta frecuencia.Nanocilindros de níquel magnéticos (defectos intencionados) depositados sobre la película de niobio superconductor. Los cilindros tienen un diámetro de 250 nm, una altura de 40 nm y están regularmente espaciados a una distancia de 400 nanometros.
Recientemente se ha descubierto que en una película delgada superconductora podía observarse un campo eléctrico permanente cuando se inyectaba una corriente eléctrica alterna en el superconductor y éste estaba sometido a un campo magnético constante. Sin embargo, este efecto sólo se había observado en películas en las que, mediante técnicas modernas de preparación, se habían colocado defectos con una disposición asimétrica, y en el rango de frecuencias de uno a diez kilohercios.
El campo magnético puede penetrar en superconductores de cierta clase, pero lo hace de un modo muy especial. Entra en forma de tubos aislados entre sí, denominados vórtices. La inyección de una corriente eléctrica provoca el movimiento de estos vórtices, lo que da lugar a la aparición de resistividad eléctrica y, por tanto, de un campo eléctrico. El papel de los defectos en estos materiales es "anclar" los vórtices dificultando su movimiento. Se pensaba que si la corriente eléctrica es alterna y perfectamente simétrica el efecto se compensaría y el campo eléctrico promedio sería nulo.
El campo magnético puede penetrar en superconductores de cierta clase, pero lo hace de un modo muy especial. Entra en forma de tubos aislados entre sí, denominados vórtices. La inyección de una corriente eléctrica provoca el movimiento de estos vórtices, lo que da lugar a la aparición de resistividad eléctrica y, por tanto, de un campo eléctrico. El papel de los defectos en estos materiales es "anclar" los vórtices dificultando su movimiento. Se pensaba que si la corriente eléctrica es alterna y perfectamente simétrica el efecto se compensaría y el campo eléctrico promedio sería nulo.
PAGINAS DE REFERENCIA
http://www.plataformasinc.es/index.php/esl/Noticias/Los-secretos-que-aun-esconden-los-superconductores
http://www.aragoninvestiga.org/Levitacion-magnetica-y-superconductividad/
http://www.aragoninvestiga.org/tag/departamento-de-fisica-de-la-materia-condensada/
PUBLICADO POR : ACUÑA REY ANDRES EDUARDO EES
http://www.plataformasinc.es/index.php/esl/Noticias/Los-secretos-que-aun-esconden-los-superconductores
http://www.aragoninvestiga.org/Levitacion-magnetica-y-superconductividad/
http://www.aragoninvestiga.org/tag/departamento-de-fisica-de-la-materia-condensada/
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