Desvendando o mistério da supercondutividade

Desvendando o Mistério da Supercondutividade

Data: 02/01/2008

Autor original: Jason Mick & Kristopher Kubicki

Fonte: https://www.dailytech.com/article.aspx?newsid=10139

Cientistas observam como a supercondutividade realmente funciona; a busca por materiais supercondutores de alta temperatura avança

Um dos grandes mistérios da ciência é a supercondutividade. Supercondutividade, um termo que entrou no léxico popular com o advento da levitação magnética, é um fenômeno incrível. Em temperaturas extremamente baixas certos materiais conhecidos como supercondutores perdem quase toda a resitência à eletricidade e sofrem exclusão do campo magnético interno — também conhecido como Efeito Meissner.

Materiais condutores de eletricidade tradicionais como o ouro ou o cobre possuem impurezas que previne-os da supercondutividade. Estes materiais têm uma resistência discreta, até mesmo no zero absoluto — um ponto teórico em zero Kelvins, ou -273.14 graus Celsius. Supercondutores sofrem uma baixa na resistência em temperaturas críticas, conhecidas como T_c. Uma vez que a temperatura baixa a este ponto, o material começa a superconduzir e alcança um nível de resistência zero.

“No começo dos anos 80, pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico) conduziram uma pesquisa sobre supercondutores. Os supercondutores de cerâmica são feitos de um material que possui apenas uma baixa mudança na mudança da resistência atual e logo dissipa menos energia. Forças magnéticas entre o ímã e o supercondutor de cerâmica fornecem uma proteção magnética a qual mantém o ímã suspenso sobre o supercondutor. Nitrogênio líquido refresca o supercondutor para uma temperatura próxima à 77 Kelvin, produzindo a tal proteção magnética.” (Fonte: Pacific Northwest National Laboratory)

Supercondutores são uma grande promessa já que um sistema computacional que use um loop com circuitos supercondutores podem existir indefinidamente sem uma fonte de energia, e seriam muito mais eficientes já que ele não iria liberar excesso de calor.

Pesquisas extremamente promissoras ocorreram durante as últimas três décadas tentando descobrir supercondutores de “alta temperatura”. Os primeiros supercondutores descobertos necessitavam de muito resfriamento para que pudessem chegar próximos à supercondução no zero absoluto.

A temperatura ambiente do supercondutor não estava sendo observada mas o campo sofreu uma revolução em 1986 com a descoberta do cuprate-perovskite (em português, óxido de cobre e perovskita, respectivamente), os quais podiam superconduzir em temperaturas passando de 90 graus Kelvin. A maior temperatura de um supercondutor atualmente conhecida é a de um material de cerâmica que consiste de tálio, mercúrio, cobre, bário, cálcio, estrôncio e oxigênio, o qual possui um T_c = 138 K (-135.14 °C).

Estas descobertas criaram materiais que podiam alcançar uma supercondução com resfriamento de somente nitrogênio líquido — uma perspectiva relativamente econômica.

Uma dificuldade em descobrir materiais de alta temperatura é que os cientistas ainda não entendem o que causou o fenômeno da supercondução em um nível atômico. Uma grande parte da pesquisa na física quântica está no assunto, mas ainda há muita confusão. Cientistas sabem que materiais supercondutores formam pares de elétrons conhecidos como pares de Cooper.

Pesquisadores na Universidade do Tennessee e na Oak Ridge National Laboratory comandados pelo professor de física Pengcheng Dai dizem saber a causa da supercondutividade. O trabalho da equipe, publicado no Boston College, detalha como vibrações subatômicas especiais em cristais de látex que estão vibrando juntam-se magneticamente com elétrons, e então permitem a supercondução.

Dai disse em uma coletiva da imprensa na Universidade do Tennessee, “Estas descobertas melhoram o entedimento de que o magnetismo possui um papel na criação destes importantes pares. Isto não vai acabar com o debate, mas já é mais um passo.”

Além do que, esta pesquisa, se ela deve opor-se aos atentos olhos da comunidade científica, vai ser um dos mais importantes avanços no entendimento de como a supercondução funciona. Isto vai permitir que os cientistas facilmente derivem novos supercondutores de alta-temperatura, tornando a temperatura cada vez mais alta, e possivelmente um dia dentro da faixa da temperatura ambiente.