III. LOS SUPERCONDUCTORES DUROS
COMO ya se mencion� en el primer cap�tulo, existe otra clase de superconductores que recibe el nombre de superconductores Tipo II o superconductores duros. Estos presentan propiedades magn�ticas muy diferentes a los del Tipo I que ya hemos analizado.
En 1957, por vez primera, el cient�fico sovi�tico Abrikosov public� un estudio te�rico en el que se�alaba que pod�a haber otra clase de superconductores con propiedades diferentes de los estudiados experimentalmente hasta entonces. Daba como caracter�stica esencial de estos materiales el hecho de que presentan una energ�a superficial negativa para fronteras que separan la parte que se encuentra en estado normal de la parte que se encuentra en estado superconductor en el material. Recordemos que la energ�a superficial es la energ�a m�nima que se necesita para crear una superficie en un material. De esta manera, la inmensa mayor�a de los materiales conocidos en la naturaleza tienen una energ�a superficial positiva, lo que significa que es necesario invertir cierta cantidad de energ�a para formar una superficie en un material. Por ejemplo, si tenemos un trozo de metal, para crear una nueva superficie en �l (por ejemplo, parti�ndolo) tendremos que invertir cierta cantidad de energ�a. De este modo queda claro el significado de tener una energ�a superficial negativa entre una parte en el estado normal y una parte en el estado superconductor. Para un superconductor duro (o Tipo II) ser� m�s conveniente, porque disminuir� su energ�a total, tener la frontera m�s grande posible entre su parte en estado normal y su parte en el estado superconductor. Esta circunstancia explica la existencia del llamado estado mixto en los superconductores Tipo II.
Visto de una manera un poco distinta, se puede decir que, como un material toma siempre la configuraci�n de energ�a libre total m�nima, tendremos que para un valor de la energ�a superficial negativa suficientemente grande entre una parte normal y una parte superconductora del material, podr�an formarse un gran n�mero de regiones normales en �l cuando se aplicara un campo magn�tico. La configuraci�n que tomar�a el material ser�a tal que el �rea entre la parte normal y la parte conductora ser�a lo m�s grande posible, lo que podr�a lograrse si el material superconductor se dividiera en una mezcla, a muy fina escala, de regiones normales y superconductoras cuyas fronteras fueran paralelas al campo magn�tico aplicado. De hecho, esta configuraci�n existe y se le denomina estado mixto.
Es muy importante distinguir entre lo que es el estado mixto y lo que es el estado intermedio. Recu�rdese que el estado intermedio aparece en los superconductores Tipo I en virtud de la forma geom�trica de la muestra; que lleva a asignarle un valor del factor de desmagnetizaci�n diferente de cero. El estado mixto, por otra parte, es una caracter�stica intr�nseca de los superconductores Tipo II y que aparece aun si la forma de la muestra es tal que lleve a asignarle un valor del factor de desmagnetizaci�n igual a cero. Adem�s, la estructura del estado intermedio es relativamente gruesa y puede verse a simple vista. El estado mixto, en cambio, presenta una estructura mucho m�s fina, con una periodicidad de menos de 10-5 cm.
El superconductor en el estado mixto est� atravesado por finos cilindros de
material en estado normal que son paralelos al campo magn�tico aplicado. Estos
cilindros reciben el nombre de n�cleos normales, los cuales quedan distribuidos
en un arreglo peri�dico triangular. Al estudiar con detalle la energ�a libre
del estado mixto del superconductor Tipo II, se obtiene que la estructura del
estado mixto es como la que se muestra en la figura 16. Tambi�n se encuentra
que las propiedades del superconductor en el estado mixto var�an de una manera
peri�dica con la posici�n.
Figura 16. Estructura del estado mixto. �ste s�lo se presenta en los superconductores
Tipo II y es muy diferente en su origen al estado intermedio.
Hacia el centro de cada n�cleo normal, el n�mero de electrones en el estado superconductor tiende a cero.
El material, como un todo, es diamagn�tico. El campo magn�tico aplicado recibe la oposici�n de un campo magn�tico generado por corrientes superficiales que circulan alrededor del per�metro de la muestra.
Dentro de cada n�cleo normal que atraviesa al material hay un flujo magn�tico que tiene la misma direcci�n que el flujo del campo aplicado. El flujo, dentro de cada n�cleo normal, es generado por un v�rtice de corriente persistente que circula alrededor de �l, con un sentido de rotaci�n opuesto al de la corriente en el per�metro de la muestra.
El flujo total generado en cada n�cleo por la corriente que contiene es igual a un fluj�n, que es un cuanto de flujo magn�tico. El fluj�n tiene un valor de h /2e = 2.07 x 10-15 Weber.
Pasemos ahora a ver la manera como se magnetizan los superconductores Tipo
II. El comportamiento de esta clase de superconductor al aplicar un campo magn�tico
es el que se muestra en las figuras 17 y 18. Puede verse que para campos magn�ticos
aplicados, Ha, cuya intensidad est� por debajo de un cierto
valor Hc1 el material se comporta como un superconductor Tipo
I. El efecto Meissner (exclusi�n total del campo magn�tico en el interior de
la muestra) est� presente. Cuando el campo magn�tico aplicado alcanza el valor
Hc1, la penetraci�n de flujo magn�tico deja de ser cero. Esto
ocurre en virtud de que se formaron los n�cleos normales con sus v�rtices asociados
que permiten la penetraci�n de flujo en la muestra. Para campos aplicados con
intensidades entre Hc1 y Hc2, el n�mero
de v�rtices que ocupa la muestra est� gobernado por el hecho de que se repelen
entre s�.
Figura 17. Fases de un superconductor Tipo II, en t�rminos del campo aplicado
y de la temperatura.
Figura 18. Magnetizaci�n de un superconductor Tipo II al aplicar un campo
magn�tico.
El hecho de que los v�rtices se repelan entre s� puede ser entendido f�cilmente al notar que, por las corrientes que circulan en ellos, son equivalentes a electroimanes normales con polaridades iguales. El n�mero de n�cleos normales, por unidad de �rea, para la intensidad dada de campo magn�tico aplicado, es tal que hay un equilibrio entre la energ�a libre del material debida a la presencia de cada n�cleo no diamagn�tico (o lo que es lo mismo, cada n�cleo de material en el estado normal) y la existencia de la repulsi�n mutua entre los v�rtices.
Conforme aumenta la intensidad del campo magn�tico aplicado, los n�cleos de material normal aumentan en n�mero por unidad de �rea y de esta manera aumenta el flujo magn�tico que penetra la muestra. As�, a partir de Hc1 la magnetizaci�n tiende a cero de una manera suave, lisa, como puede verse en la figura 18. Cerca del valor de Hc2 la magnetizaci�n cambia linealmente con el campo aplicado. Sin embargo, cuando el campo llega al valor de Hc2, existe un cambio discontinuo en la pendiente de la gr�fica con respecto al campo aplicado. Para valores de Ha, mayores que Hc2, la muestra pasa al estado normal.
Por otro lado, los superconductores Tipo II presentan tambi�n ciclos de hist�resis
de la magnetizaci�n con respecto al campo magn�tico aplicado. La figura 19 muestra
un ciclo de hist�resis t�pico de un metal superconductor duro. Este ciclo contrasta
con el ciclo t�pico de un metal ferromagn�tico normal, como el que se muestra
en figura 20.
Figura 19. Ciclo de hist�resis, para la magnetizaci�n, t�pica de un superconductor
Tipo II.
Figura 20. Ciclo de hist�resis para la magnetizaci�n, t�pico de un material
ferromagn�tico. Difiere considerablemente del correspondiente al superconductor
Tipo II.
Los ciclos de hist�resis para los superconductores duros se presentan cuando en las muestras se tienen defectos (impurezas, vacancias en la red cristalina, dislocaciones en la red, etc.). Estos defectos estorban el desplazamiento de los v�rtices, ancl�ndolos y restringiendo su movimiento.
En un material que est� casi libre de defectos y que se encuentre en el estado mixto, los v�rtices pueden moverse muy f�cilmente por el superconductor. Si se suprime el campo magn�tico aplicado, los v�rtices desaparecen y la magnetizaci�n resulta reversible, lo que significa que no existe un ciclo de hist�resis. As�, para materiales superconductores Tipo II en un estado muy puro y casi libre de defectos, no hay ciclos de hist�resis.
Los defectos en el material superconductor al anclar los v�rtices restringiendo o impidiendo su movimiento, retrasan la entrada del flujo magn�tico y tambi�n previenen parcialmente su salida. Esto resulta en curvas de hist�resis.
Del mismo modo que existen corrientes cr�ticas para los superconductores Tipo I, tambi�n existen corrientes cr�ticas para los superconductores duros.
Bajo la acci�n de un campo magn�tico aplicado, de una intensidad menor que la del campo magn�tico cr�tico inferior, un material de Tipo II se encuentra en un estado en el que se da completamente el efecto Meissner y se comporta como un superconductor Tipo 1. Claro que esto ocurrir� si el material es muy puro y con muy pocos defectos. Para valores del campo entre Hc1 y Hc2, la corriente cr�tica es muy peque�a, pero distinta de cero. Sin embargo, la mayor�a de las muestras no son perfectas y para �stas la corriente cr�tica es bastante grande aun para campos magn�ticos aplicados entre Hc1 y Hc2, siendo su valor mucho mayor que para el caso de los materiales del Tipo 1.
La dependencia del valor de la corriente cr�tica con la perfecci�n y pureza del material es de mucha importancia tecnol�gica porque, en la pr�ctica, se requiere que los electroimanes superconductores soporten una corriente el�ctrica lo m�s grande posible, manteniendo su estado superconductor.
En la teor�a de Bardeen, Cooper y Schrieffer sobre la superconductividad se hace un conjunto de suposiciones sobre la interacci�n electr�n-fon�n-electr�n, ahora conocido como la aproximaci�n del acoplamiento d�bil. Seg�n �sta, los fonones que intervienen en la interacci�n electr�n-fon�n-electr�n no son muy energ�ticos, comparados con las agitaciones t�rmicas de los electrones a la temperatura cr�tica.
Por otro lado, existe cierto n�mero de metales superconductores para los cuales
la aproximaci�n de acoplamiento d�bil no es satisfactoria ya que no da predicciones
correctas de las propiedades de estos materiales, por ejemplo el plomo (Pb)
y el mercurio (Hg). A los superconductores cuyas propiedades no pueden
ser predichas con la teor�a BCS (de Bardeen, Cooper y Schrieffer)
se les llama de acoplamiento fuerte. El nombre de acoplamiento fuerte proviene
del hecho de que para estos materiales los fonones que intervienen en la interacci�n
atractiva electr�n-fon�n-electr�n son mucho m�s energ�ticos que en los otros
casos.
Por otro lado, el modelo de interacci�n electr�n-fon�n-electr�n que se utiliz� en la teor�a BCS es muy simple e involucr� solamente un par�metro cuyo valor tiene que ser evaluado a partir de algunos datos experimentales. Por ejemplo, puede ser obtenido a partir del valor de la temperatura cr�tica. Una vez fijado el valor de este par�metro, la teor�a BCS predice toda clase de propiedades de los superconductores. Claro que esta predicci�n s�lo funciona en el caso de aquellos materiales en los que vale la aproximaci�n del acoplamiento d�bil.
La teor�a del acoplamiento fuerte va m�s all� de la teor�a BCS. No se introduce ning�n modelo para la interacci�n del par de electrones que constituyen el par de Cooper, sino que se considera el conjunto de interacciones que tienen o sufren los electrones, los fonones y el acoplamiento entre ellos. Despu�s se busca una soluci�n a las ecuaciones resultantes que lleve al estado superconductor. El conjunto de ecuaciones resultantes, para este caso, recibe el nombre de ecuaciones de Eliashberg, en honor al cient�fico que por primera vez las propuso.
En este punto, es conveniente hacer notar que la idea b�sica de apareamiento entre los electrones de espines opuestos no se modifica sino, m�s bien, que el formalismo del acoplamiento fuerte se extiende para incluir interacciones realistas y evitar la utilizaci�n de la interacci�n tipo BCS. As�, en este formalismo, el estado superconductor est� relacionado directamente (y en forma realista) con los par�metros que se tienen en el estado de conductividad normal. El precio que se paga por tomar este tratamiento realista de las interacciones es que las ecuaciones que relacionan los par�metros de las propiedades de estado normal con los par�metros de las propiedades en el estado superconductor se vuelven sumamente complicadas. Sin embargo, estas ecuaciones son muy precisas.
Las propiedades de los superconductores pueden obtenerse resolviendo las ecuaciones de Eliashberg, as� se explican muchos resultados experimentales que no quedar�an claros con la teor�a BCS. Finalmente, es conveniente se�alar que para los superconductores convencionales (no para los nuevos materiales superconductores cer�micos) se entiende muy bien la naturaleza del estado superconductor.
Este efecto, que hab�a sido sugerido por Cooper en 1961, consiste en que las propiedades superconductoras de las pel�culas met�licas delgadas pueden verse seriamente afectadas por el contacto directo con otros metales: si tenemos capas delgadas de material superconductor depositadas sobre un metal en estado normal podr�an pasar al estado normal a pesar de estar a una temperatura inferior a la temperatura cr�tica y en ausencia de un campo magn�tico (que, como hemos visto, puede destruir el estado superconductor). Rec�procamente, si tenemos capas delgadas de material en estado normal depositadas sobre un material en estado superconductor podr�an pasar al estado superconductor.
Los primeros experimentos que verificaron la existencia del efecto de proximidad fueron realizados por Meissner entre 1958 y 1960, qui�n encontr� que una pel�cula de cobre depositada sobre esta�o (encontr�ndose el esta�o en estado superconductor) se volv�a superconductora.
El argumento intuitivo para justificar la aparici�n del efecto de proximidad puede expresarse de la siguiente manera. Como explic� Cooper en 1961, es necesario distinguir entre el alcance de la interacci�n atractiva entre electrones y la distancia sobre la cual, como un resultado de esta interacci�n, los electrones est�n correlacionados en pares de Cooper. El alcance de la interacci�n atractiva es muy corto, del orden de 1 angstrom (del orden del tama�o de la celda unitaria en la red cristalina). La distancia de correlaci�n para los pares de Cooper es del orden de 104 angstroms (o 10-4 cm). En virtud de esta longitud de coherencia grande para los pares de Cooper, �stos pueden extenderse considerablemente dentro de una regi�n en la cual la interacci�n entre electrones no es atractiva. As�, cuando una pel�cula delgada de material superconductor est� en contacto con una pel�cula de material en estado normal, la formaci�n de pares de Cooper puede extenderse a ambas capas.
Es interesante hacer notar que las teor�as existentes sobre el efecto de proximidad s�lo dan una concordancia cualitativa con los resultados experimentales.
Tambi�n hay bastantes dificultades en lo que se refiere a la parte experimental del efecto de proximidad. Por una parte, es dif�cil obtener a nivel microsc�pico fronteras bien definidas entre los metales. Depositar pel�culas delgadas a la temperatura ambiente puede llevar a que se produzca algo de difusi�n de un material en el otro y la formaci�n de aleaciones si los materiales no se seleccionan adecuadamente. Por otra parte, depositar pel�culas delgadas a bajas temperaturas dificulta mucho la determinaci�n precisa del espesor de ellas.
LOS NUEVOS MATERIALES SUPERCONDUCTORES
Hemos mencionado ya que en abril de 1986 se anunci� el descubrimiento de unos nuevos materiales superconductores que eran cer�micos y que presentaban una temperatura de transici�n superior a cualquiera de los materiales existentes en esas fechas. Al escribir estas l�neas la temperatura cr�tica de transici�n superconductora m�s alta reportada es de alrededor de 135K, bastante arriba de la temperatura de ebullici�n del nitr�geno l�quido, que es un refrigerante de precio muy econ�mico y f�cil de obtener en M�xico. Tambi�n hay indicios muy prometedores de que se podr�n lograr temperaturas de transici�n quiz� por arriba de 200K.
El descubrimiento de este nuevo tipo de superconductores fue realizado por
J. C. Bednorz y K. A. M�ller en un laboratorio de investigaci�n de la compa��a
IBM en Zurich, Suiza. Por vez primera, despu�s de m�s de 12 a�os
fue posible encontrar una sustancia con una temperatura de transici�n superior
a 23.3 Kelvin. En su investigaci�n leyeron un art�culo cient�fico que
resulta pieza clave en su trabajo. Se deb�a a los cient�ficos franceses C. Michel,
L. Er-Rakho y B. Raveau, y en �l se presentaba un nuevo material cuyas caracter�sticas
de ser un �xido met�lico nuevo de cobre de valencia mixta lo convert�an en candidato
ideal para presentar superconductividad, de acuerdo con las hip�tesis de trabajo
de Bednorz y M�ller. La composici�n de este material es: BaLa4Cu5
O13�4. Bednorz y M�ller empezaron a explorar sus propiedades,
variando la concentraci�n de Ba. En la primavera de 1986 publicaron su art�culo
anunciando la superconductividad a una temperatura de 35 Kelvin en esta
clase de compuestos. En �stos, el arreglo de los iones corresponde a una geometr�a
t�picamente conocida como perouvskita y que es muy com�n entre los materiales
llamados ferroel�ctricos.
El r�pido progreso que se ha alcanzado para encontrar materiales de este tipo, con temperaturas de transici�n superconductora cada vez m�s altas, ha sido realmente sorprendente. Muy pocos avances cient�ficos, si es que ha habido alguno, han generado tal flujo de actividad cient�fica casi fren�tica en todo el mundo y, al mismo tiempo, un inter�s inmediato y muy grande entre el p�blico en general. Lo que la inmensa mayor�a pensaba ya como algo imposible es ahora algo real y palpable: tener superconductividad a temperaturas mayores que las el nitr�geno l�quido.
El trabajo de Bednorz y M�ller les vali� el premio Nobel de F�sica de 1987. Es interesante notar que es la segunda vez que se otorga un premio Nobel a temas relacionados con la superconductividad.
Casi inmediatamente despu�s del anuncio del descubrimiento de Bednorz y M�ller, muchos grupos de cient�ficos en el mundo se lanzaron a tratar de obtener temperaturas de transici�n m�s altas. Uno de los grupos m�s exitosos ha sido el del doctor Paul Chu, de la Universidad de Houston, uno de los primeros en darse cuenta de la importancia del descubrimiento de Bednorz y M�ller, quien se dedic� de lleno a la investigaci�n de este tipo de materiales. Pronto encontraron que la temperatura cr�tica pod�a ser aumentada a 57 Kelvin aplicando presi�n al material. Tanto la magnitud del cambio en Tc, como el hecho de que aumentara con la presi�n aplicada eran anormales si se comparan con los superconductores conocidos con anterioridad a estos nuevos materiales. Con esto en mente, Chu y sus colaboradores empezaron a buscar maneras de simular una "presi�n interna" en estos materiales reemplazando el lantano (La) con iones parecidos, como el de itrio (Y). A fines de febrero de 1987, Chu anunci� que hab�a encontrado un compuesto que ten�a una temperatura de transici�n al estado superconductor mayor de 90 Kelvin. La composici�n de este material est� dada por YBa2Cu3Ox. Casi simult�neamente se anunci� la obtenci�n de un material de composici�n semejante y propiedades similares en China. En unos pocos d�as, con composiciones que eran variantes de la reportada por Chu y sus colaboradores, una docena de grupos alrededor del mundo informaron sobre la obtenci�n de materiales superconductores cer�micos con temperaturas de transici�n arriba de los 90 Kelvin, que ya han sido preparados en la Universidad Nacional Aut�noma de M�xico; la manera de sintetizarlos es muy sencilla y puede efectuarse con la tecnolog�a que est� al alcance de los pa�ses del llamado Tercer Mundo.
Es muy claro que disponer de materiales superconductores de temperatura cr�tica por arriba del nitr�geno l�quido es una realidad en nuestro pa�s y en muchas otras naciones tercermundistas. Tambi�n comienza a ser muy claro que con ellos el mundo no volver� a ser el mismo. Es muy probable que, una vez m�s, la f�sica cambiar� nuestra manera de vivir como ocurri� con el advenimiento del motor el�ctrico, del transistor, etc�tera.
Vale la pena se�alar que las perouvskitas de cobre y ox�geno, los nuevos materiales superconductores, hab�an sido muy estudiadas en la �ltima d�cada, especialmente por Raveau, Michel y colaboradores. Gran parte de su trabajo sent� las bases para alcanzar un r�pido progreso inmediatamente despu�s del descubrimiento de Bednorz y M�ller. El inter�s inicial por estos materiales radic� en la alta movilidad del ox�geno a temperaturas elevadas, lo que altera su comportamiento el�ctrico, de manera tal que se hab�a sugerido, como una de sus posibles aplicaciones, la de sensor de ox�geno. Muchos estudios han dejado bien claro ahora que las propiedades superconductoras del compuesto de itrio (Y), bario (Ba) y cobre (Cu) (muy ampliamente conocido como el 1-2-3, por su composici�n: YBa2Cu3Ox) dependen cr�ticamente en la cantidad y en el ordenamiento de ox�geno, que a su vez depende de los detalles del proceso para su obtenci�n.
Por considerarlo de inter�s, general y para exhibir la sencillez de la preparaci�n de estos materiales, vamos a dar un peque�o resumen de la manera m�s usual de prepararlos.
Se trata de una reacci�n de estado s�lido que se prepara mezclando polvos de tres materiales: �xido de itrio (Y2O3), carbonato de bario (BaCO3) y �xido de cobre, (Cu O). Las proporciones de la mezcla son de 1:2:3>, tornadas en el orden que las hemos mencionado. Se muele la muestra en un mortero (de �gata, por ejemplo), hasta obtener un grano muy fino. Luego se procede a hornear este polvo para lograr una buena oxidaci�n. Se pueden utilizar crisoles de cuarzo, al�mina o platino. La al�mina parece permanecer inerte, siempre que la temperatura no sobrepase los 1 000�C durante demasiado tiempo. La reacci�n de estado s�lido tiene lugar suavemente en un lapso de 10 a 12 horas, manteniendo la temperatura. constante en 900�C. Posteriormente, el polvo se vuelve a moler y se preparan por compresi�n unas pastillas que luego son horneadas, volviendo a calentarlas por varias horas. El proceso es simple y a veces ha de repetirse varias veces hasta conseguir la formaci�n del compuesto. Hay que tener cuidado de que la presi�n parcial de ox�geno durante el calentamiento del polvo no sea demasiado baja, de que no se saquen las muestras del horno demasiado pronto, pues de ser as� no se encontrar� la superconductividad por arriba de la temperatura del nitr�geno l�quido.
Las temperaturas de transici�n m�s altas y mejor definidas se obtienen cuando la muestra se calienta en una atm�sfera de ox�geno y se deja enfriar lentamente desde 900�C hacia la temperatura ambiente en un proceso de varias horas.
La preparaci�n de la muestra 1-2-3 en el seno de una atm�sfera inerte evita totalmente la obtenci�n de una muestra superconductora.
En cuanto a las mediciones de las propiedades superconductoras de estas muestras es conveniente se�alar lo siguiente.
Las ca�das abruptas de la resistividad el�ctrica a cero constituyen un indicador pobre, y adem�s peligroso, de la presencia del estado superconductor. Este comportamiento, puede provenir de muchas situaciones que no corresponden a un estado superconductor y que tienen que ser cuidadosamente exploradas antes de emitir conclusi�n alguna acerca de si se tiene o no un superconductor. Por ejemplo, es com�n que se encuentre que las ca�das abruptas del valor de la resistencia hacia cero se deban a problemas de corto circuitos o, en la t�cnica de las cuatro puntas que es tan usual para este tipo de mediciones, al problema de las fases el�ctricas. En la pr�ctica se encuentra que las muestras que han sido sobreprocesadas y que contienen muchas fases distintas del material son m�s susceptibles de presentar este tipo de problemas, ya que son tan heterog�neas en su comportamiento el�ctrico que pueden llevar a trayectorias alternativas para la corriente entre los electrodos y a resistencias de contacto que var�an grandemente con la temperatura.
Por otro lado, se sabe ya que en estos materiales se tienen pares de Cooper. En efecto, el 30 de abril de 1987 se tuvo la evidencia experimental de su presencia. El experimento se realiz� en la Universidad de Birmingham, Inglaterra, siguiendo el mismo principio que se utiliz� en un experimento realizado en 1961 con el mismo fin. Claro que se emple� equipo m�s refinado. En esencia, el experimento se refiere a la determinaci�n de la cuantizaci�n del flujo magn�tico que est� dada en t�rminos de los portadores de carga del material, que resulta ser de dos veces la carga de un electr�n, o lo que es lo mismo, la carga que corresponde a un par de Cooper. Sin embargo, no existe una teor�a convincente, hasta el momento, de c�mo se forman estos pares de Cooper.
Por otro lado, se ha reportado ya la manera en que el calor espec�fico de estos materiales var�a con la temperatura. Se produce de manera muy diferente de como sucede en el caso de los superconductores convencionales. En los superconductores cer�micos el calor espec�fico var�a linealmente con la temperatura. En tanto que en el caso de los superconductores convencionales, como ya hemos visto, se da una variaci�n exponencial con la temperatura.
La estructura de estos materiales corresponde a la estructura conocida como perouvskita, que es una estructura t�pica de los materiales ferroel�ctricos. Adem�s, el contenido, de ox�geno parece ser sumamente importante para las propiedades superconductoras.
Uno de los problemas m�s importantes a resolver en estos materiales y que se ha estudiado poco hasta el momento, es el que se refiere al deterioro del material, pues al transferir un cierto tiempo el material deja de presentar propiedades superconductoras. El tiempo para que esto ocurra es de semanas y depende mucho del tipo de atm�sfera en que se conserven las muestras. La complejidad qu�mica de los materiales superconductores de alta temperatura cr�tica implica una estabilidad limitada. De los sistemas de alta Tc, el 1-2-3 es el m�s susceptible de deterioro, y los de lantano, bario, cobre y ox�geno son de los m�s estables. El deterioro se puede evitar dando a los materiales un recubierta de protecci�n de un material que no reaccione con la atm�sfera circundante.
Como ya se ha mencionado, existe en todo el mundo un enorme inter�s por estos nuevos materiales. Hay pa�ses tercermundistas que han emprendido proyectos nacionales de superconductividad que tienen como fin el estudio y las aplicaciones de estos nuevos materiales que van a tener una tremenda importancia econ�mica en un futuro no lejano. Dentro de esos pa�ses contamos a la India y a China. Esta �ltima ya tiene un programa muy competitivo en el �mbito mundial. Por otro lado, varios de los cient�ficos que encabezan actualmente los estudios de fabricaci�n y caracterizaci�n de estos materiales son de la India, pa�s que ha decidido invertir una parte apreciable de su producto interno bruto en apoyar su proyecto nacional de superconductividad.
En M�xico tenemos algunos especialistas en el tema de superconductividad, y aunque existen los expertos en metalurgia necesarios para la obtenci�n de estos materiales, no se ha dado el trabajo conjunto entre ambos grupos. De este modo, la actividad en M�xico sobre los nuevos superconductores se redujo, casi en su totalidad, a la obtenci�n de muestras, caracteriz�ndolas por la medici�n de algunas de sus propiedades. No se abord� el problema de su aplicaci�n. En la actualidad pr�cticamente no existen grupos de investigaci�n en superconductividad ni en la preparaci�n de nuevos materiales superconductores cer�micos. Se mencionaba, por un tiempo, un plan nacional de superconductividad. Hasta ahora no se ha producido tal plan. Hay que tener en cuenta que es necesario emprender la formaci�n de recursos humanos en este importante campo para poder abordar un proyecto de esta naturaleza con la seriedad adecuada.
Jap�n tiene un proyecto nacional de superconductividad desde la d�cada de los setenta. Tal es la relevancia de estos materiales para este pa�s. En 1987 Estados Unidos emprendi� tambi�n, un programa nacional de superconductividad con un considerable apoyo financiero, tanto gubernamental, como privado.
Sin embargo, el esfuerzo econ�mico m�s grande no proviene de los gobiernos de los distintos pa�ses, sino de la industria privada. As�, varias compa��as industriales de Estados Unidos, Jap�n y naciones de Europa est�n realizando enormes esfuerzos por utilizar los nuevos materiales superconductores.
Cabe se�alar que este descubrimiento cient�fico, calificado ya varias veces de espectacular y esot�rico, puede ahora reproducirse, con muy poco dinero (alrededor del equivalente de un salario m�nimo mensual) pr�cticamente en cualquier laboratorio de qu�mica o f�sica de una escuela preparatoria, o de nivel equivalente, en nuestro pa�s. Es muy claro que, a lo largo y ancho del mundo (y ojal� nuestro M�xico no se quede fuera de este movimiento) hay una actividad cada vez mayor de toda una generaci�n de cient�ficos e ingenieros que se est�n formando ya con un bagaje cultural que incluye el conocimiento y aplicaci�n de nuevos materiales sobre los cuales volcar�n toda su creatividad e ingenio para explotar todas sus posibilidades.
En el siguiente y �ltimo cap�tulo presentaremos algunas de las posibles aplicaciones de los materiales superconductores, tanto de los superconductores convencionales, como de las perspectivas que ofrecen los nuevos materiales cer�micos superconductores.
