La inigualable conducción de corriente eléctrica sin pérdidas de los materiales superconductores de alta temperatura (HTS, por sus siglas en inglés) sigue impulsando la investigación en materiales como el YBa₂Cu₃O_7−𝛿 (YBCO), con el objetivo de abrir nuevas oportunidades de aplicación. Sin embargo, los costes de producción y la capacidad de fabricación de los conductores revestidos de HTS (los CCs) comercializados siguen siendo un obstáculo para su adopción a nivel mundial. El crecimiento transitorio asistido por líquido (abreviado TLAG en inglés) es un proceso fuera del equilibrio desarrollado en el ICMAB que presenta una tasa de crecimiento ultrarrápida y que, cuando se combina con la deposición de solución química (CSD), se perfila como un candidato prometedor para reducir la relación coste/rendimiento de los superconductores de YBCO.

El trabajo publicado recientemente en Advanced materials demuestra el papel crucial que juega la composición del líquido transitorio - especialmente la proporción de bario y cobre (Ba:Cu) en el óxido Ba-Cu-O - en la nucleación y el crecimiento de películas epitaxiales superconductoras de YBCO. La caracterización avanzada in situ del proceso de crecimiento mediante difracción de rayos X de sincrotrón, junto con investigaciones multiparamétricas de la nanoestructura (microscopía electrónica de transmisión) y del rendimiento físico, ha sido clave para obtener películas de YBCO de alto rendimiento. La fabricación de conductores de YBCO con alta productividad mediante el proceso TLAG fomentará el uso de materiales HTS en aplicaciones energéticas a gran escala, como los reactores de fusión.

Una investigación colaborativa

La historia de esta investigación, llevada a cabo en colaboración entre el ICMAB y el Sincrotrón ALBA, se enmarca dentro de la creación del Laboratorio Conjunto CSIC-ALBA para la Transición Energética, financiado por ALBA y el CSIC en el contexto de la plataforma PTI+ Trans-Ener. Los experimentos iniciales se realizaron en el sincrotrón SOLEIL, cerca de París, y posteriormente se instaló una plataforma más completa en ALBA, que permite su uso en varias líneas de luz, como NCD-SWEET o CLAESS.

Esta plataforma se ha convertido en una instalación única utilizada por usuarios de todo el mundo para analizar in situ procesos de crecimiento y transformaciones de fase bajo temperaturas y presiones de oxígeno variables, con tiempos de adquisición muy rápidos. Es una experiencia correlativa, ya que además de los datos obtenidos gracias a la luz de sincrotrón, el sistema realiza simultáneamente mediciones de conductividad eléctrica y análisis por espectrometría de masas de los gases de escape.

La colaboración establecida se completa con aportaciones de personal investigador de la Universitat de Girona y con el uso del JEMCA, el centro conjunto de microscopía electrónica ubicado en ALBA. El presente artículo es un primer ejemplo de las potentes capacidades de esta nueva plataforma que ahora se está utilizando para realizar análisis sistemáticos de varios materiales superconductores de alta temperatura.