LK99… ¿Puede una mezcla de plomo y cobre cambiar el automóvil (y el mundo) para siempre?

El LK99 es (o podría ser) el primer material superconductor con una temperatura crítica cercana o superior a la del «medio ambiente» (comúnmente establecida en 23º centígrados). Eso de superconductor debería de darte una pista sobre que estamos hablando de algo importante. Y así es: se podría haber producido el mayor descubrimiento del siglo… y la historia se está desarrollando en directo, en nuestras propias narices.

Procedamos por partes. ¿Qué es un superconductor? Se trata de un material que no ofrece resistencia eléctrica al paso de la corriente. Esta característica deriva de un efecto cuántico especial que se da cuando los átomos de un material se sitúan en ciertas posiciones especiales, formando unos «corredores» que permiten que un electrón se desplace por el material empleando el efecto túnel y sin interactuar con los átomos. Como resultado, los superconductores no oponen resistencia al paso de la corriente eléctrica. Ninguna. Millones de amperios podrían pasar por un filamento superconductor del tamaño de un pelo… y no se calentaría en absoluto.

Actualmente conocemos materiales superconductores… pero presentan problemas con el calor. Para que sus átomos se apacigüen y se formen estos túneles cuánticos, requieren ser enfriados por debajo de su temperatura crítica, que desgraciadamente suele ser inferior a la del nitrógeno líquido y, con frecuencia, un poco superior a la del helio líquido. Trabajar a esas temperaturas hace que los superconductores estén confinados a aplicaciones muy caras y sofisticadas, como la fabricación de electroimanes para reactores experimentales de fusión nuclear.

También se usan para sacar fotos chulas como la que abre esta noticia, y que ilustra el efecto Meissner o la repulsión que experimenta cualquier superconductor frente a los campos magnéticos, lo que les permite levitar sobre los imanes. Sin embargo, los superconductores no encuentran una aplicación para el día a día… hasta hace un par de semanas.

LK99: la bomba mediática del mundo de la física

El LK99 sería, en teoría, el primer material superconductor a temperatura ambiente. Sin refrigeración ni otras mamandurrias. Los artífices han sido unos científicos coreanos: Sukbae Lee y Ji-Hoon Kim. Sus apellidos, junto con el hecho de que lleven desde 1999 trabajando en el compuesto, justifica el nombre de LK99.

El LK99 ha «asomado la cabeza» varias veces a lo largo del 2023, aunque la gran campanada ha llegado el 22 de julio, cuando algunos de los autores proporcionaron al New York Times un video ejemplificando la levitación magnética de un pequeño copo de LK99. La levitación, también conocida como efecto Meissner, es uno de los rasgos característicos de todo superconductor. En el video, supuestamente, se ve un copo de LK99 tratando de levitar sobre un imán.

Desde ese día, diferentes equipos de científicos se han puesto a intentar replicar estos resultados. Actualmente, casi podemos concluir que el LK99 podría tener propiedades realmente interesantes. Sin embargo, y suponiendo que físicamente pueda funcionar, aún no hay nadie que haya sintentizado una muestra lo bastante pura como para estar seguros de sus propiedades. Aunque la síntesis es sencilla (relativamente), parece que la purificación de las muestras está resultando complicada. De manera que estamos ante uno de los primeros fenómenos científicos que podría cambiar la humanidad y que puede seguirse, hora a hora, en Twiter… o en X.

¿Qué puede significar el LK99 para el automóvil?

Un superconductor a temperatura ambiente se traduciría en tantos cambios a todos los niveles de la civilización que las aplicaciones para el automóvil casi podrían quedar en segundo plano. Sin embargo, estas son algunas de las cosas que podrían cambiar radicalmente en unos pocos años.

• En un superconductor se puede inyectar cualquier cantidad de corriente, y esta permanece circulando de manera indefinida y sin generar ningún calentamiento. Esta propiedad ya se utiliza en las máquinas de resonancia magnética, aunque empleando helio como refrigerante. Esto abre la puerta al almacenamiento de energía en campos magnéticos de manera mucho más eficiente (y probablemente asequible) que utilizando, por ejemplo, baterías. Puede que no resulte una solución para el automóvil, pero sí para la red eléctrica. Esta aplicación podría acelerar vertiginosamente la transición a un modelo eléctrico basado exclusivamente en fuentes renovables… y esto aceleraría vertiginosamente la electrificación de todos los sectores, incluido el automóvil.

• Un superconductor permite crear imanes con una potencia arbitrariamente alta. Como consecuencia, el par de los motores eléctricos sólo estaría limitado por la resistencia mecánica de sus componentes. Sería posible construir motores que ni siquiera necesitasen de una caja de cambios, ya que serían capaces de generar cantidades enormes de par desde muy bajas revoluciones y con una eficiencia energética mejor aún que la de los actuales. Este experimento ya se ha llevado a cabo con éxito empleando superconductores «convenciones» refrigerados.

• Todo el cableado del coche puede construirse (en mayor o menor medida) empleando material superconductor. Esto incrementaría aún más la eficiencia energética del vehículo. Dado que un superconductor no plantea límites de intensidad, el cableado sería arbitrariamente fino y ligero. Tampoco sería necesario emplear voltajes elevados para, como hasta ahora, reducir la resistencia eléctrica. Actualmente existen cables de alta tensión superconductores, pero refrigerados con nitrógeno y reducidos a una curiosidad de laboratorio.

• La electrónica de potencia podría ser terriblemente más compacta, ligera y eficiente. Las necesidades de refrigeración disminuirían sensiblemente. Combinado con los puntos anteriores, los sistemas completos de propulsión podrían ser entre tres y cuatro veces más compactos que los actuales.

• La ausencia de resistencia eléctrica abriría todo un nuevo campo en la fabricación de sistemas electrónicos capaces de funcionar en frecuencias altísimas. Eso abriría la puerta a la fabricación de sensores de radar con una resolución increíblemente alta, así como sistemas de telecomunicación inalámbrica con anchos de banda impresionantes, lo que abriría la puerta a la implantación y desarrollo muy rápido de de redes de tecnología 6G.

La opinión de Autofácil…

En el momento de la redacción de este artículo, el LK99 es sólo una sustancia con unas propiedades curiosas… pero su superconductividad a temperatura y presión ambiente no está contrastada. La cantidad de experimentos que se están llevando a forma de manera paralela en casi todos los laboratorios con capacidad para hacerlo es una garantía de que, en los próximos meses, sabremos a que atenernos.

Las perspectivas no son malas del todo, en el sentido de que aún no hay nadie que lo haya sintetizado y no haya detectado propiedades «interesantes». Quien no ha detectado un efector Meissner prometedor, ha realizado mediciones de resistencia eléctrica a bajas temperaturas y ha confirmado que, al menos a unos 180 grados bajo cero, las muestras que han sintetizado son superconductoras. La falta de pureza puede ser el motivo de que estos experimentos aún no han funcionado. En su documento, Lee y Kim especifican que solo el 10% de las muestras que preparan ofrecen propiedades superconductoras.

Si el LK99 no acabase por ser un fraude o una decepción, estaríamos ante el descubrimiento más importante del siglo. Tanto que lo importante no serían las posibles aplicaciones que hemos mencionado… sino las que aún nadie se ha molestado en concebir.