China ha inventado la aleación sin helio más fría del mundo. Al DARPA americano no le va a gustar – El diario andino
Además de alzar la voz, inflar globos o bucear, el uso más extendido del helio es en la refrigeración, tarea crucial en innumerables tareas que van desde imanes para resonancias magnéticas hasta aceleradores de partículas (con helio convencional o Helio-4) hasta el enfriamiento criogénico para la computación cuántica o los detectores de neutrones (Helio -3). Industrias críticas.
Porque sí, todo es helio, pero las circunstancias cambian según el isótopo. Así, mientras que el helio-4 es abundante en la atmósfera pero difícil de retener (se escapa a la atmósfera debido a su ligereza), el helio-3 es escaso en la Tierra y también difícil de obtener: es un subproducto del envejecimiento de las ojivas nucleares de tritio. En pocas palabras: el helio necesario para enfriar las computadoras cuánticas y la física de vanguardia actúa como un cuello de botella para la investigación.
Un equipo de investigación chino ha publicado en Nature una solución: una aleación de metal que se enfría casi hasta el cero absoluto sin necesidad de helio.
la invencion. Se trata de una aleación metálica, EuCo₂Al₉ (ECA), un compuesto intermetálico de tierras raras capaz de alcanzar los 106 mikelvin (–273,05 °C), estableciendo así un récord: es la temperatura más baja alcanzada por un material magnetocalórico metálico sin utilizar helio-3.
Otra peculiaridad es que combina dos propiedades aparentemente antagónicas: actúa como una esponja que absorbe el calor del ambiente y su conducción térmica es entre 50 y 100 veces mayor que la de otros materiales similares. Una combinación que lo postula como el superrefrigerante definitivo.
¿Por qué es importante?. Ya hemos visto que el helio-3 es un bien escaso y su utilidad en física avanzada y computación cuántica. Encontrar una alternativa abre la puerta a aliviar ese cuello de botella, aunque todavía se encuentra en una etapa inicial. Históricamente los mayores proveedores mundiales de helio-3. Han sido Estados Unidos y Rusiacomo subproducto de sus programas nucleares. Con este invento, China está un paso más cerca de lograr la independencia de este recurso estratégico porque actualmente importa casi la totalidad del helio-3 que consume (95%, según este documento 2024).
Pero Estados Unidos también está interesado: a finales de enero, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa lanzó una llamada Desarrollar un sistema modular de refrigeración sin helio-3 para tecnologías cuánticas y de defensa. En menos de dos semanas tuve la solución, eso sí, desde China.
Contexto. El computadoras cuánticas superconductoras Requieren trabajar por debajo de 1 Kelvin y en ese escenario el estándar durante décadas ha sido la tecnología de refrigeración por dilución. En pocas palabras y de forma simplificada: costosos artilugios de refrigeración que ocupan metros cúbicos y necesitan helio-3 de forma continua. Esto limita su escalabilidad, limitándolo prácticamente a laboratorios especializados.
El enfriamiento por desmagnetización adiabática en el que se basa el ECA no es nuevo, de hecho el concepto tiene un siglo de antigüedadpero sus características nunca han estado a la altura. Como explica el CASel problema endémico era su mala conductividad térmica. Según el South China Morning PostLa Universidad de Pekín ya construyó en 2024 dos refrigeradores que funcionan con este principio y que ya llevan varios meses en funcionamiento.
como lo han hecho. La técnica de enfriamiento se llama desmagnetización adiabática (ADR): se aplica un campo magnético al material frío, de modo que los «imanes» internos del material se alinean y liberan calor al exterior. Cuando se elimina el campo magnético, vuelven a su estado desordenado natural, absorbiendo calor del entorno, reduciendo así la temperatura.
Para resolver el problema histórico de la baja conductividad, ECA entra en un inusual estado físico de «espín metálico supersólido», que combina una alta capacidad de absorción de calor con una conductividad térmica similar a la de un metal convencional.
Si, pero. Poder bajar la temperatura hasta los 106 mK es destacable, pero la realidad es que los sistemas de dilución clásicos en su versión más avanzada son capaces de llegar a los 10 mK o menos. Y aquí es donde opera gran parte de la computación cuántica. En resumen: todavía queda una brecha térmica que superar.
Por otro lado, es un primer paso: pasar del material de laboratorio e incluso de un prototipo al entorno industrial o militar es un camino largo. La escalabilidad y los costes serán decisivos. Por último, cabe señalar que la composición del ECA incluye europio (además de cobalto y aluminio), una tierra rara que dificulta y encarece la operación. Sin embargo, China parte de una posición privilegiada, ya que es líder absoluto en esta industria.
En | La telaraña de Spiderman ya no es ciencia ficción: China acaba de crear algo muy similar tras años de vetos
En | Japón tiene un megadepósito de tierras raras: 700 años de consumo para desafiar a China
