Teresa Puig Molina

Teresa Puig Molina (Terrassa, 1966), física, especialista en materials superconductors, única dona entre els investigadors espanyols, seleccionada el 2015 per el Consell Europeu de Recerca per una subvenció de 2,5 milions d’euros.

Biografia
Nascuda a Terrassa el 1966, va fer la llicenciatura en física (1989) i el doctorat (1994) a la universitat Autònoma de Barcelona. Va fer estades a l’estranger durant la meitat de temps de doctorat i durant dos anys més, a l’etapa postdoctoral. Després va tornar a Espanya, va aconseguir una plaça de científic titular al Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) l’any 2000 i va tenir dos fills. Va esperar a tenir una plaça fixa per tenir-los, segons declara a El País. Considera que ha tingut èxit en compaginar la seva vida personal i professional.
Li agrada la música, tocar el piano i els esports.
(1) (2) (3) (4)

Teresa Puig. Imatge treta del blog «Salud, comunicación y género» (2)

Carrera científica
Ha desenvolupat la seva carrera a diferents centres d’investigació: universitat Autònoma de Barcelona, Royal Institute of Technology d’Estocolm, Suècia,Trinity College de Dublin, Irlanda, universitat de Regensburg, Alemanya, universitat Catòlica de Leuven, Bèlgica i a l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC). Cap de departament de Materials Superconductors i Nanoestructures de Gran Escala de l’ICMAB-CSIC des del 2008, va ser nomenada Professora d’Investigació el 2010. Sota la seva direcció, el grup ha assolit una posició de lideratge mundial en creixement de làmines superconductores d’alta temperatura per deposició en solució química. El grup ha donat lloc a una empresa tecnològica, Oxolutia, de la que la Fundació Repsol ha seleccionat un projecte per fabricar cèl·lules solars fotovoltaiques de baix cost, mitjançant impressió 3D.

Ha treballat en materials superconductors d’alta temperatura durant els darrers 25 anys. Aquests materials tenen resistència elèctrica zero i no provoquen pèrdua de corrent. Per això són molt interessants per fer més eficient la xarxa elèctrica (actualment les xarxes elèctriques tenen pèrdues del 10%) i per aconseguir camps magnètics molt intensos (per exemple, per fer aerogeneradors un 75% més lleugers i un 50% més petits que els actuals), que no es poden generar d’altra manera.

Teresa Puig ha rebut els premis «Duran Farell» a la recerca tecnològica (2002) i el «Novare-Endesa» per la recerca i desenvolupament en energia (2007). Ha estat l’única investigadora que va rebre el 2015 una «superbeca europea» del Consell Europeu de Recerca (ERC-Advanced Grant), de 13 investigadors espanyols premiats. La beca té una dotació de 2,5 milions d’euros per un màxim de 5 anys.
(1)(2) (3) (4) (5) (6) (8) (9)

Investigacions
Teresa Puig s’ha dedicat a l’estudi de la superconductivitat de nanoestructures d’òxids complexos. Com línies principals d’investigació del grup que ella lidera, destaquen les seves contribucions en l’àrea de conductivitat a alta temperatura (HTS, sigles en anglès):
– l’anàlisi de la granularitat dels conductors recoberts (CC, coated conductors en anglès), amb una nova metodologia que s’ha generalitzat posteriorment,
– els mecanismes de creixement de pel·lícules d’òxid d’itri, bari i coure (YBCO) per deposició en solució química (CSD, sigles en anglès)
– noves aportacions sobre l’ancoratge de vòrtex de HTS
– cintes de nanocompòsits de YBCO per CSD, cada vegada amb millors propietats superconductores.
Des de 2012, el seu grup treballa també en el camp de làmines de nanoestructures d’òxids per memòries resistives no volàtils (un nou tipus de memòria per computadors) i cèl·lules fotovoltaiques.
(6)

Cintes superconductores
La superbeca europea ( ERC-Advanced Grant) de 2015 li està permetent desenvolupar el projecte per fabricar cintes superconductores d’alta temperatura, baix cost, alt rendiment i altes prestacions. Esperen aconseguir velocitats de creixement 100 vegades superiors a les actuals en capes gruixudes. Les cintes superconductores serveixen per fabricar conductors recoberts (CC).
El transport d’energia elèctrica implica pèrdues del 10% en forma de calor, degut a la resistència dels conductors. Utilitzar superconductors eliminaria aquesta pèrdua. Però els superconductors a altes temperatures (HTS) coneguts fins ara són de caràcter ceràmic, el que dificulta la fabricació de fils a partir d’ells. La utilització de cintes superconductores en conductors recoberts (CC) pot permetre superar aquesta dificultat.
(5) (10)

Glosari
Superconductivitat
A molt baixes temperatures, alguns materials com el plom o l’alumini perden la resistència elèctrica, transformant-se en conductors perfectes, sense pèrdues d’energia. A més, els superconductors expulsen el camp magnètic, segons l’efecte Meissner: quan un camp magnètic actua sobre un superconductor, es generen en la superfície d’aquest uns corrents elèctrics que creen un camp magnètic igual i oposat al camp extern, que no deixa penetrar aquest en el material; la repulsió entre ambdós camps magnètics produeix la levitació.
La superconductivitat, segons la teoria de Bardeen, Cooper i Schrieffer de 1957, és una manifestació d’un estat quàntic col·lectiu en el que els electrons s’uneixen en una ona que s’estén per tot el material. Aquesta teoria explica la superconductivitat dels materials coneguts fins aleshores, a molt baixes temperatures, però no la dels superconductors que s’han anat descobrint posteriorment, a temperatures cada vegada més altes. (9)

Superconductors
Els superconductors poden ser de:
– tipus I: en els que la superconductivitat desapareix quan són sotmesos a una determinada intensitat de camp magnètic extern Hc (intensitat crítica),
– tipus II: en els que, a partir d’un cert valor de camp magnètic extern Hc1 (intensitat crítica1), aquest és capaç de penetrar a través de certes zones de material, els vòrtex o fluxons, mantenint però la resistència nul·la. Si el camp magnètic extern augmenta fins un cert valor Hc2 (intensitat crítica 2), apareix resistència elèctrica i el material deixa de ser superconductor. L’estat entre Hc1 i Hc2, que s’anomena estat mixt, permet utilitzar aquests superconductors per crear camps magnètics molt intensos, d’aplicació, per exemple, en grans imants utilitzats en acceleradors de partícules, aparells de ressonància magnètica nuclear o generadors eòlics o hidràulics. Altres aplicacions dels superconductors estan encara en desenvolupament, com la conducció d’electricitat amb cables superconductors o els trens que leviten. (9)

Conductors recoberts (CC, coated conductors en anglès)
Consisteixen en,
– un substrat metàl·lic (per exemple niquel-tungstè),
– una làmina de barrera (zirconat de lantà) obtinguda per deposició en solució química (CSD) i
– una làmina superconductora a sobre.
Les aplicacions possibles dels CC inclouen generadors, motors, cables, imants i molts altres productes útils.  (10)

YBCO
Un òxid d’itri, bari i coure (YBCO) va ser el primer material descobert que presentava superconductivitat per sobre de la temperatura d’ebullició del nitrogen (77 K). L’YBCO era superconductor per sota de 93 K, la seva temperatura crítica. El descobriment obria la possibilitat de mantenir els superconductors a baixa temperatura amb nitrogen líquid, d’utilització habitual en aplicacions criogèniques. (7)

Ancoratge de vòrtex  (vortex pinning en anglès)

Vòrtes. Imatges tretes de: Instituto de ciencias de materiales de Madrid (ICMM-CSIC) (9)

En els superconductors de tipus II, en l’estat mixt, el camp magnètic passa per una mena de tubs, anomenats vòrtex, a través del material. El nom de vòrtex és degut a que el corrent del superconductor circula amb moviment espiral al voltant d’ells. Quan la intensitat de camp magnètic extern augmenta, els vòrtex experimenten una força que tendeix a desplaçar-los cap a un costat, produint-se una resistència, amb el que el material deixa de ser un superconductor perfecte. Determinades impureses presents en el material, poden ancorar els vòrtex fent que la intensitat de camp magnètic crítica, Hc2, augmenti i permetent arribar a camps magnètics més intensos. (9)

 Audio de la xerrada

Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles
Sopa d’estrelles” del 25 de gener de 2017“.

Fonts d’informació utilitzades
Superconductivitat en aquest mateix blog,
http://www.deciencia.net/descobriment/?p=169
(1) Pàgina personal del ICMAB.  http://icmab.es/icmab_old/people/detail/23
(2) Blog «Salud, comunicación y género»  https://saludycomunicacion.wordpress.com/2010/08/10/exposicio-16-cientifiques-catalanes-teresa-puig-molina/
(3) ICMAB. Blog.  http://departments.icmab.es/suman/blog/page/5/
(4) «Talking superconductivity with Professor Teresa Puig». Cost Stories. October 2015.  http://www.cost.eu/media/cost_stories/superconductivity
(5) “Prof. Teresa Puig has been awarded a 2014 ERC-Advanced Grant from the European Research Council”. ICMAB.  http://icmab.es/welcome/317-finland
(6) Teresa Puig, group leader of ICMAB-CSIC   http://departments.icmab.es/suman/director/
(7) https://en.wikipedia.org/wiki/Yttrium_barium_copper_oxide
(8) Oxolutia  http://www.oxolutia.com/category/blog/awards/
(9) ICMM-CSIC, Instituto de ciencia de materiales de Madrid.
http://www3.icmm.csic.es/superconductividad/
(10) Cintas superconductoras rentables de gran longitud. Comisión Europea. 2012.
http://cordis.europa.eu/result/rcn/89216_es.html

Aquesta entrada ha esta publicada en Científics propers, Dones científiques, física. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Els comentaris estan tancats.