Prueba de laboratorio: Nb3Al cristalino, Bi-2212 amorfo

En el interior de un microscopio electrónico de alta tensión, dos muestras delgadas extraídas de cables superconductores se sometieron a la misma prueba de radiación. Después de 50 minutos, Bi-2212 había perdido su estructura laminar y parecía completamente amorfo, mientras que Nb3Al todavía mostraba su estructura cristalina A15 después de 90 minutos. El contraste ofrece a los investigadores una visión directa de cómo acumulan daños dos materiales candidatos.

El equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pekín y la Universidad de Hokkaido utilizó electrones de 1.250 kiloelectronvoltios a temperatura ambiente, con un flujo de electrones de 2,92 × 10²³ electrones por metro cuadrado y segundo. La microscopía electrónica de transmisión permitió seguir los defectos, mientras que la difracción de electrones mostró si los materiales conservaban su orden cristalino. Bi-2212 empezó a mostrar cambios visibles después de 25 minutos; a los 40 minutos, la mayoría de los puntos de difracción había desaparecido.

La diferencia podría deberse a las estructuras y los enlaces de los materiales. Bi-2212 tiene una compleja estructura laminar y sus átomos de oxígeno pueden ser más susceptibles de desplazarse. Nb3Al, en cambio, mantuvo su orden estructural de largo alcance en las condiciones probadas. Esto lo convierte en un firme candidato para futuros estudios, no en un ganador demostrado para los imanes de fusión.

El límite es fundamental: el experimento utilizó irradiación electrónica a temperatura ambiente, no el entorno de neutrones a baja temperatura previsto en el interior de un sistema de fusión. El blindaje puede reducir la exposición a los neutrones, pero no eliminar el desafío. Los investigadores afirman que las próximas pruebas deberían exponer ambos materiales a neutrones a baja temperatura o a iones pesados, comparar Nb3Al con otros superconductores A15, como Nb3Sn, y estudiar si el recocido puede restaurar el orden sin perjudicar el rendimiento superconductor.

Para los investigadores de la fusión, el beneficio inmediato es un camino de pruebas más claro. Ahora Bi-2212 necesita un examen más detallado bajo una radiación relevante para la fusión, mientras que Nb3Al ofrece un material de referencia contrastante. El trabajo no permite poner un imán en servicio; delimita el siguiente experimento en torno a las propiedades que decidirán si alguno de los dos superconductores puede sostener uno de forma fiable: tolerancia a la radiación, rendimiento superconductor y fiabilidad técnica a largo plazo.