1. Materiales superconductores
Los materiales superconductores son aquellos que poseen superconductividad, que es la
capacidad de conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida de energía en
determinadas condiciones.
La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida
que la temperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el
cobre y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor límite. Incluso cerca
de cero absoluto una muestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia de
un superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se
enfría por debajo de su temperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye en una
espiral de cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de
alimentación. Al igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la
superconductividad es un fenómeno de la mecánica cuántica.
Comportamiento magnético
Aunque la propiedad más sobresaliente de los superconductores es la ausencia de
resistencia, lo cierto es que no podemos decir que se trate de un material de
conductividad infinita, ya que este tipo de material por sí sólo no tiene sentido
termodinámico. En realidad un material superconductor de tipo I es perfectamente
diamagnético. Esto hace que no permita que penetre el campo, lo que se conoce como
efecto Meissner.
El campo magnético distingue dos tipos de superconductores: los de tipo I, que no
permiten en absoluto que penetre un campo magnético externo (lo cual conlleva un
esfuerzo energético alto, e implica la ruptura brusca del estado superconductor si se
supera la temperatura crítica), y los de tipo II, que son superconductores imperfectos, en
el sentido en que el campo realmente penetra a través de pequeñas canalizaciones
denominadas vórtices de Abrikosov, o fluxones. Estos dos tipos de superconductores
son de hecho dos fases diferentes que fueron predichas por Lev Davidovich Landau y
Aleksey Alekséyevich Abrikósov.
Cuando a un superconductor de tipo II le aplicamos un campo magnético externo débil
lo repele perfectamente. Si lo aumentamos, el sistema se vuelve inestable y prefiere
introducir vórtices para disminuir su energía. Éstos van aumentando en número
colocándose en redes de vórtices que pueden ser observados mediante técnicas
adecuadas. Cuando el campo es suficientemente alto, el número de defectos es tan alto
que el material deja de ser superconductor. Éste es el campo crítico que hace que un
material deje de ser superconductor y que depende de la temperatura.
Comportamiento eléctrico
La aparición del superdiamagnetismo es debida a la capacidad del material de crear
supercorrientes. Éstas son corrientes de electrones que no disipan energía, de manera
que se pueden mantener eternamente sin obedecer el Efecto Joule de pérdida de energía

2. por generación de calor. Las corrientes crean el intenso campo magnético necesario para
sustentar el efecto Meissner. Estas mismas corrientes permiten transmitir energía sin
gasto energético, lo que representa el efecto más espectacular de este tipo de materiales.
Debido a que la cantidad de electrones superconductores es finita, la cantidad de
corriente que puede soportar el material es limitada. Por tanto, existe una corriente
crítica a partir de la cual el material deja de ser superconductor y comienza a disipar
energía.
En los superconductores de tipo II, la aparición de fluxones provoca que, incluso para
corrientes inferiores a la crítica, se detecte una cierta disipación de energía debida al
choque de los vórtices con los átomos de la red.
Obtención de materiales superconductores
Debido a las bajas temperaturas que se necesitan para conseguir la superconductividad,
los materiales más comunes se suelen enfriar con helio líquido (el nitrógeno líquido sólo
es útil cuando se manejan superconductores de alta temperatura). El montaje necesario
es complejo y costoso, utilizándose en muy contadas aplicaciones como, por ejemplo, la
construcción de electroimanes muy potentes para resonancia magnética nuclear.
Sin embargo, en los años 80 se descubrieron los superconductores de alta temperatura,
que muestran la transición de fase a temperaturas superiores a la transición líquido-
vapor del nitrógeno líquido. Esto ha abaratado mucho los costos en el estudio de estos
materiales y abierto la puerta a la existencia de materiales superconductores a
temperatura ambiente, lo que supondría una revolución en la industria del siglo XXI. La
mayor desventaja de estos materiales es su composición cerámica, lo que lo hace poco
apropiado para fabricar cables mediante deformación plástica, el uso más obvio de este
tipo de materiales. Sin embargo se han desarrollado técnicas nuevas para la fabricación
de cintas como IBAD (deposición asistida mediante haz de iones). Mediante esta
técnica se han logrado cables de longitudes mayores de 1 kilómetro.
Un superconductor no es simplemente un conductor normal perfecto
Al contrario de lo que se podría pensar en principio, un superconductor se comporta de
un modo muy distinto a los conductores normales: no se trata de un conductor cuya
resistencia es cercana a cero, sino que la resistencia es exactamente igual a cero. Esto
no se puede explicar mediante los modelos empleados para los conductores habituales,
como por ejemplo el modelo de Drude.
Aplicaciones
Los imanes superconductores son algunos de los electroimanes más poderosos
conocidos. Se utilizan en los trenes maglev, en máquinas para la resonancia magnética
nuclear en hospitales y en el direccionamiento del haz de un acelerador de partículas.
También pueden utilizarse para la separación magnética, en donde partículas

3. magnéticas débiles se extraen de un fondo de partículas menos o no magnéticas, como
en las industrias de pigmentos.
Los superconductores se han utilizado también para hacer circuitos digitales y filtros de
radiofrecuencia y microondas para estaciones base de telefonía móvil.
Los superconductores se usan para construir uniones Josephson, que son los bloques de
construcción de los SQUIDs (dispositivos superconductores de interferencia cuántica),
los magnetómetros conocidos más sensibles. Una serie de dispositivos Josephson se han
utilizado para definir el voltio en el sistema internacional (SI). En función de la
modalidad de funcionamiento, una unión Josephson se puede utilizar como detector de
fotones o como mezclador. El gran cambio en la resistencia a la transición del estado
normal al estado superconductor se utiliza para construir termómetros en detectores de
fotones criogénicos.
Están apareciendo nuevos mercados donde la relativa eficiencia, el tamaño y el peso de
los dispositivos basados en los superconductores de alta temperatura son superiores a
los gastos adicionales que ellos suponen.
Aplicaciones futuras prometedoras incluyen transformadores de alto rendimiento,
dispositivos de almacenamiento de energía, la transmisión de energía eléctrica, motores
eléctricos (por ejemplo, para la propulsión de vehículos, como en vactrains o trenes
maglev) y dispositivos de levitación magnética. Sin embargo la superconductividad es
sensible a los campos magnéticos en movimiento de modo que las aplicaciones que
usan corriente alterna (por ejemplo, los transformadores) serán más difícil de elaborar
que las que dependen de corriente continua.