Los superconductores, capaces de conducir electricidad sin pérdida, son indispensables para las computadoras cuánticas, las resonancias magnéticas o los trenes de levitación magnética. Pero estos materiales solo funcionan a temperaturas extremadamente bajas, lo que limita su uso. Encontrar un superconductor operativo a temperatura ambiente es considerado el santo grial de la física moderna.
Un equipo internacional de científicos acaba de dar un paso decisivo en esta búsqueda. Combinando inteligencia artificial con cálculos de física cuántica avanzada, han desarrollado un método que permite examinar miles de millones de combinaciones de materiales para identificar las más prometedoras.
Su enfoque ya ha dado frutos: se han descubierto dos nuevos superconductores, denominados YRu3B2 y LuRu3B2. Estos materiales deben sus propiedades a una estructura geométrica particular, llamada red kagome, que recibe su nombre de un patrón de cestería japonesa.
YRu3B2 y LuRu3B2 deben su superconductividad a electrones que forman bandas planas en una red kagome, nombrada así por un patrón hexagonal de cestería japonesa. Crédito: Esa Kapila La principal dificultad en la búsqueda de superconductores radica en el número casi infinito de aleaciones posibles. De los aproximadamente 7 000 materiales ya identificados como superconductores, la mayoría se descubrieron por casualidad. Los cálculos teóricos para predecir si un compuesto puede volverse superconductor son tan pesados que solo se han realizado para una veintena de ellos. La nueva estrategia del consorcio SuperC cambia las reglas del juego: un algoritmo de aprendizaje automático preselecciona los candidatos más interesantes antes de realizar los cálculos cuánticos detallados, reduciendo considerablemente el tiempo y los recursos necesarios.
La profesora Päivi Törmä, que dirige la colaboración, explica que este método podría acelerar de manera espectacular el descubrimiento de nuevos materiales. Con el aprendizaje automático, es posible procesar miles de millones de combinaciones químicas, mientras que los enfoques clásicos se limitaban a unos pocos cientos. Así, los investigadores pudieron centrarse en las estructuras más prometedoras, como la red kagome, donde los electrones forman "bandas planas" que favorecen la aparición de la superconductividad.
Una vez establecidas las predicciones teóricas, el equipo de la Universidad Rice, dirigido por la profesora Emilia Morosan, sintetizó los dos nuevos materiales en el laboratorio. Las pruebas confirmaron que eran efectivamente superconductores, validando el método. Esta prueba de concepto, publicada en la revista
Physical Review Research, abre el camino a una búsqueda mucho más sistemática y rápida de superconductores.
El objetivo final sigue siendo el descubrimiento de un superconductor que funcione a temperatura ambiente. Un material así podría transformar el almacenamiento y transporte de electricidad, reduciendo considerablemente el consumo energético mundial al eliminar las pérdidas. El consorcio SuperC, fundado en 2023, se ha fijado como meta lograrlo para 2033. Gracias a la alianza de la inteligencia artificial y la física cuántica, esta búsqueda podría dar sus frutos antes de lo previsto.
Fuente: Physical Review Research