Un equipo de investigación dirigido por Jason Twamley, investigador de física teórica de la ciencia y la tecnología cuánticas en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) de Japón, ha logrado demostrar la levitación sin utilizar ninguna fuente de energía externa.
El equipo desarrolló un nuevo material para lograr esta hazaña, que ha abierto las puertas a la tecnología sin gravedad en el futuro.
Los objetos fabricados con superconductores o materiales diamagnéticos (aquellos que pueden ser repelidos por un campo magnético) pueden flotar sobre imanes.
Este principio también se utiliza en la levitación magnética, donde los imanes superconductores crean un campo magnético fuerte y los materiales diamagnéticos levitan, lo que permite que los objetos se desplacen a altas velocidades, como los trenes.
La tecnología también se puede utilizar para diseñar una gama de sensores avanzados para uso cotidiano y para hacer avanzar la ciencia.
El laboratorio de Twamley utiliza materiales levitantes para construir osciladores, que se pueden utilizar para desarrollar sensores ultrasensibles.
Hacer que estos osciladores funcionen sin utilizar fuentes de energía externas puede facilitar su implementación, y esto es lo que el equipo de investigación del OIST se propuso hacer. Lo que enfrentaron fue una serie de desafíos.
Obstáculos a superar
El dispositivo que los investigadores del OIST buscaban era una plataforma «sin fricción». Sin embargo, el sistema perdería energía con el tiempo sin una fuente de energía externa.
Esto se conoce como «amortiguación de remolinos», ya que las fuerzas externas hacen que un sistema oscilante pierda energía.
El otro obstáculo que habría que superar sería minimizar la energía cinética del sistema, algo necesario porque puede ayudar a mejorar la sensibilidad del sistema si se lo utilizara como sensor.
Si el movimiento cinético se puede enfriar aún más hasta el nivel cuántico, también podría abrir la posibilidad de realizar mediciones más precisas.
Para lograrlo, los investigadores se centraron en desarrollar un nuevo material a partir del grafito. El grafito, una de las formas más estables del carbono, es un buen conductor de la electricidad.
Pero al recubrir químicamente microesferas de grafito con sílice y luego mezclarlas con cera, el equipo transformó el grafito en un aislante.
Este cambio ayuda a reducir las pérdidas de energía, lo que le permite levitar en el vacío, según un comunicado de prensa.
Movimiento de enfriamiento
En el experimento, los investigadores controlaron constantemente el movimiento de la plataforma y utilizaron una fuerza magnética de retroalimentación para amortiguar su movimiento.
Así las cosas, dicen los expertos, el equipo logró enfriar su movimiento y, por lo tanto, ralentizarlo también.
“El calor provoca movimiento, pero al monitorear continuamente y proporcionar retroalimentación en tiempo real en forma de acciones correctivas al sistema, podemos disminuir este movimiento”.
Agregan también que: “La retroalimentación ajusta la tasa de amortiguación del sistema, que es la velocidad con la que pierde energía”.
Por lo anterior, al controlar activamente la amortiguación, “reducimos la energía cinética del sistema, enfriándolo de manera efectiva”, según explica Jason Twamley, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa
Cómo puede cambiar esto el futuro
Trenes súper rápidos
Los trenes de alta velocidad convencionales pueden viajar a velocidades de hasta 290 kilómetros por hora, pero generan enormes cantidades de fricción y calor al deslizarse por los raíles, lo que provoca desgaste mecánico y pérdida de energía.
En cambio, los trenes de levitación magnética alcanzan velocidades superiores a los 480 kilómetros por hora mientras se mantienen a unos centímetros por encima de los raíles.
Al eliminar la fricción, los trenes de levitación magnética consumen menos energía y pueden reducir significativamente los costes.
Por ejemplo, mientras que cada pasajero de un tren de alta velocidad paga un dólar por cada kilómetro recorrido, los pasajeros de un tren de levitación magnética podrían pagar tan sólo 5 céntimos por kilómetro.
Así lo afirma James Powell, director de la empresa Maglev 2000 y coinventor de los trenes de levitación magnética superconductores.
Carros voladores
No es exactamente lo que Los Supersónicos nos hicieron esperar, pero las cápsulas SkyTran prometen llevar el transporte de levitación magnética a los cielos.
Cada cápsula privada, suspendida de una vía elevada, podría llevar tres pasajeros y utilizaría tecnología de levitación magnética para alcanzar velocidades de hasta 240 km/h.
Teóricamente, SkyTran podría llevar a los pasajeros a cualquier lugar al que quisieran ir a lo largo de la ruta de la vía, sin hacer paradas innecesarias para otros pasajeros.
El sistema podría funcionar utilizando tecnología que ya está disponible y afirma ser capaz de eliminar la congestión al tiempo que reduce las emisiones de dióxido de carbono y la dependencia del petróleo extranjero.
Cultivos celulares 3D
Las células cultivadas en placas de Petri planas no siempre son los modelos más precisos de cuerpos humanos tridimensionales.
Eso es lo que impulsó a un grupo de investigadores médicos de la Universidad de Texas y la Universidad Rice a hacer levitar sus cultivos celulares y permitirles desarrollarse en un espacio tridimensional.
El experimento fue sorprendentemente fácil. Los investigadores simplemente inyectaron óxido de hierro magnético y nanopartículas de oro en las células cancerosas y luego añadieron estas células a una placa de Petri normal.
Luego colocaron un imán del tamaño de una moneda sobre la placa de Petri y dejaron que las células crecieran.
