Un innovador material japonés permite alcanzar temperaturas criogénicas sin tierras raras
En un avance que puede revolucionar las tecnologías criogénicas y reducir la dependencia de materiales estratégicos, científicos japoneses han desarrollado un material regenerador capaz de alcanzar temperaturas próximas al cero absoluto utilizando únicamente elementos comunes: cobre, hierro y aluminio. El proyecto, fruto de la colaboración entre el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS) y el Colegio Oshima del Instituto Nacional de Tecnología (KOSEN), sitúa a Japón en la vanguardia de la investigación en refrigeración extrema, con implicaciones directas para la exploración espacial, la física de partículas y la medicina avanzada.
Los detalles técnicos del nuevo material revelan que puede descender la temperatura hasta los 4 kelvin, lo que equivale a unos gélidos -269 grados Celsius. Tradicionalmente, para alcanzar estos umbrales se emplean aleaciones con tierras raras o bien costosos refrigerantes como el helio líquido, un recurso cada vez más escaso y caro. Este avance nipón, libre de metales raros, supone un salto cualitativo en sostenibilidad y autonomía tecnológica.
La refrigeración criogénica es esencial para el funcionamiento de instrumentos científicos de alta precisión, como detectores de ondas gravitacionales, telescopios espaciales o sistemas de imagen por resonancia magnética. Además, resulta imprescindible para la manipulación de materiales superconductores y en el desarrollo de la computación cuántica. La posibilidad de alcanzar temperaturas tan bajas sin depender de la importación de minerales críticos podría abaratar costes y facilitar la expansión de estas tecnologías.
La dependencia de tierras raras, como el gadolinio o el disprosio, ha sido históricamente un cuello de botella para la industria criogénica. Estos materiales, concentrados en unos pocos países, están sujetos a fluctuaciones de precio y restricciones de exportación, con el consiguiente impacto en los sectores tecnológicos más punteros de Europa, Estados Unidos y Asia. El helio líquido, por su parte, es un subproducto del gas natural cuyo suministro tampoco está garantizado a largo plazo, sobre todo ante la transición energética hacia fuentes renovables. El material desarrollado por NIMS y KOSEN podría contribuir a aliviar estos problemas estratégicos.
Aunque los detalles completos del proceso de fabricación y rendimiento todavía no se han publicado en revistas científicas internacionales, los investigadores han anunciado que la aleación obtenida exhibe una elevada capacidad de absorción y liberación de calor en el rango de bajas temperaturas, lo que la hace idónea como regenerator en ciclos de refrigeración de gas, como los empleados en criocoolers o en imanes superconductores. Esta alternativa basada en metales comunes promete una fabricación más sencilla y una mayor disponibilidad global.
El contexto internacional de la carrera por el acceso al frío extremo es especialmente relevante en la industria espacial. Empresas como SpaceX y Blue Origin, junto a agencias como la NASA o la ESA, dependen de tecnologías criogénicas para el almacenamiento y manejo de combustibles líquidos, así como para el funcionamiento de sensores y electrónica de a bordo en satélites y sondas interplanetarias. El desarrollo de este material podría facilitar la logística de futuras misiones a la Luna, Marte o el estudio de exoplanetas, donde la gestión térmica representa uno de los principales desafíos de ingeniería.
En el ámbito europeo, cabe destacar que la española PLD Space también ha mostrado interés en sistemas criogénicos eficientes para sus cohetes suborbitales Miura, mientras que Virgin Galactic explora nuevas soluciones para sus vehículos espaciales turísticos. En Estados Unidos, la NASA trabaja en tecnologías de refrigeración para telescopios espaciales como el James Webb, cuyas cámaras deben operar a temperaturas cercanas al cero absoluto para captar la débil luz de galaxias y exoplanetas lejanos.
El éxito japonés se suma a una tendencia global de búsqueda de materiales alternativos de bajo coste y alta eficiencia. China ha anunciado recientemente el descubrimiento de depósitos nacionales de tierras raras, aunque la demanda sigue superando la oferta. Por su parte, Europa promueve la investigación en superconductores y sistemas de refrigeración más ecológicos, en línea con los objetivos de sostenibilidad y autonomía tecnológica.
Este avance subraya la importancia de la innovación interdisciplinar en ciencia de materiales, ingeniería y física, y anticipa una nueva era en la que el acceso al frío extremo estará menos condicionado por factores geopolíticos o económicos. Si los resultados se confirman y escalan industrialmente, podríamos ver en los próximos años una democratización de las tecnologías criogénicas, con repercusiones directas en la ciencia, la industria y la exploración espacial.
En definitiva, el logro de los investigadores japoneses marca un hito en la carrera por la refrigeración sostenible, abriendo nuevas posibilidades para la ciencia y la tecnología a nivel global.
(Fuente: SpaceDaily)
