Por UAB.-Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona y del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona serán los primeros usuarios del sincrotrón ALBA. El equipo estudiará las propiedades magnéticas de nanopartículas que se incorporan a materiales superconductores para mejorar sus propiedades, una investigación orientada a incrementar sustancialmente la eficiencia de la red de distribución eléctrica

El sincrotrón ALBA se estrena estos días como herramienta de investigación. De las siete líneas experimentales que los científicos podrán utilizar para analizar sus muestras, la primera que se ha puesto en funcionamiento es BOREAS, dirigida al estudio de materiales mediante espectroscopia de rayos X. Los experimentos, que se llevarán a cabo hasta el próximo domingo 10 de junio, pretenden investigar el comportamiento magnético de determinadas nanopartículas que mejoran las propiedades de las cintas superconductoras, para que puedan transportar con mucha mayor eficiencia elevadas densidades de corriente eléctrica.

Los investigadores del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), Eduardo Solano y Josep Ros, junto a Jaume Gàzquez, Susagna Ricart y Teresa Puig, del grupo de Superconductores del Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), están estudiando la nanoestructuración de cintas superconductoras crecidas como una fina capa de material cerámico superconductor (YBa₂Cu₃O₇) en la cual se incorporan nanopartículas de óxidos metálicos.

Este material se puede refrigerar con relativa facilidad mediante nitrógeno líquido para mantener las propiedades superconductoras y permite transmitir la corriente eléctrica de un punto a otro casi sin pérdidas, con una eficiencia mucho mayor que los cables eléctricos convencionales, lo que puede revolucionar la manera de transportar energía eléctrica.

En experimentos anteriores se observó que la presencia de nanopartículas generadas in situ en las capas mejora sustancialmente la capacidad superconductora del material ya que fijan los vórtices magnéticos, unos remolinos de campo magnético en el interior del superconductor. Esta fijación produce un transporte de corriente eléctrica más eficiente

Capas superconductoras de bajo coste

Los investigadores están preparando capas superconductoras mediante metodologías químicas de bajo coste que contienen nanopartículas de óxidos metálicos, principalmente magnéticos, previamente preparados. Para comprender la influencia de estos nanomateriales en el comportamiento del material superconductor se necesita conocer la naturaleza magnética de los iones que forman nanopartículas tanto dentro como fuera del superconductor.

Los investigadores de la UAB y del ICMAB-CSIC, junto con el científico Manuel Valvidares de línea de ALBA, estudiarán con luz sincrotrón diferentes muestras para conocer exactamente las propiedades magnéticas de nanopartículas de diferentes tipos de ferrita y descubrir cómo afecta esto el anclaje de los vórtices. Con los datos obtenidos se podrá optimizar la aplicación de las nanopartículas de ferrita para mejorar las propiedades de las cintas superconductoras.

El proyecto ha sido uno de los 50 escogidos entre 203 propuestas de experimentos para utilizar las siete líneas de luz. De estas propuestas, 167 provenían de España, 30 de otros países europeos y el resto de Asia y los Estados Unidos.

ALBA, participado al 50% entre la Administración del Estado y la Generalitat de Cataluña, es un acelerador de 270 metros de perímetro por donde circulan electrones a una velocidad próxima a la de la luz, concretamente, a una energía de 3 GeV y que producen una radiación electromagnética que se utiliza para visualizar muestras a nivel atómico y molecular y analizar la estructura de la materia. Existen siete líneas de luz, cada una de ellas especializada en una técnica experimental diferente.
 
En la convocatoria a usuarios para el año 2012, la primera que se realiza, se han registrado casi 300 grupos de investigación y más de 600 usuarios individuales, lo que se puede considerar un éxito importante. Las líneas de luz más demandadas, en número de propuestas, han sido las especializadas en cristalografía de proteínas y en ciencia de materiales, en concreto la dedicada a la técnica de difracción de polvo.

Con menos propuestas pero mayor número de horas de acceso solicitadas, se encuentran las de rayos X blandos dedicadas al estudio de superficie de diferentes materiales y sus interacciones y al estudio de materiales con propiedades magnéticas y ferroeléctricas, como la línea BOREAS que ahora entra en funcionamiento. La cantidad de propuestas recibidas sitúa el sincrotrón ALBA al mismo nivel que otras instalaciones científicas similares.

El sincrotrón ALBA se estrena con un experimento en la línea de luz BOREAS. Imagen: UAB.