Cientistas alcançam a supercondutividade em temperatura ambiente

Um composto de hidrogênio, carbono e enxofre quebrou uma barreira simbólica para o desenvolvimento de materiais supercondutores - mas suas condições de alta pressão dificultam produção em massa

Renato Mota 16/10/2020 13h10
Supercondutividade
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Descoberta em 1911, a supercondutividade dá aos materiais duas propriedades essenciais: quase nenhuma resistência elétrica e expele o campo magnético. Por isso, eletroímãs supercondutores são componentes críticos de trens maglev, máquinas de imagem por ressonância magnética, aceleradores de partículas e até supercomputadores quânticos.


Porém, para serem usados, materiais supercondutores geralmente precisam estar em temperaturas extremamente baixas – o que torna sua manutenção muito cara, restringindo o alcance dos seus benefícios. Porém, cientistas criaram um material misterioso que parece conduzir eletricidade sem qualquer resistência a temperaturas de até cerca de 15°C.

Há, entretanto, uma limitação séria: este material só sobrevive sob pressões extremamente altas, aproximando-se daqueles no centro da Terra. Isso elimina qualquer aplicação prática imediata para o supercondutor – mas a comunidade científica espera que a descoberta (detalhada em um artigo publicado na Nature) possa abrir caminho para o desenvolvimento de materiais com resistência zero que podem funcionar em pressões mais baixas.

CRCC/ Divulgação

Trem chinês que usa levitação magnética regular, também conhecido como maglev e consegue transportar passageiros a velocidades de até 600 km/h. Imagem: CRCC/Divulgação

O material foi criado por engenheiros e físicos da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, comprimindo-se sólidos moleculares simples de carbono e enxofre com hidrogênio a pressões extremamente altas. Para atingir essa meta, os cientistas submeteram as amostras a uma pressão de 39 milhões de PSI (mais de 2,6 milhões de vezes a da atmosfera terrestre). Fazer isso exigiu colocar o material numa prensa entre dois diamantes sintéticos, num arranjo conhecido como "bigorna de diamantes".

O pesquisador-chefe da equipe, o físico Ranga Dias, diz que desenvolver materiais supercondutores é o "Santo Graal" da física da matéria condensada. "Esses materiais podem mudar o mundo como o conhecemos", afirma Dias, "por causa dos limites da baixa temperatura, materiais com propriedades tão extraordinárias não transformaram o mundo da maneira que muitos poderiam imaginar. No entanto, nossa descoberta quebrará essas barreiras e abrirá a porta para muitas aplicações potenciais", completa o físico.

Universidade de Harvard/Divulgação

Hidrogênio metálico em uma "bigorna de diamantes". Imagem: Universidade de Harvard/Divulgação

O próximo desafio dos pesquisadores  é encontrar maneiras de criar os materiais supercondutores em pressões mais baixas, de forma que sejam econômicos para produção em larga escala. A temperatura mais alta para um material supercondutor alcançada anteriormente foi de -13°C, usando superidrido de lantânio.

"Para ter um supercondutor de alta temperatura, você quer ligações mais fortes e elementos leves. Esses são os dois critérios básicos", explica Dias. "O hidrogênio é o material mais leve e a ligação de hidrogênio é uma das mais fortes. Acredita-se que o hidrogênio metálico sólido tenha alta temperatura e um forte acoplamento elétron-fônon, necessário para a supercondutividade à temperatura ambiente", completa o pesquisador.

No entanto, pressões extraordinariamente altas são necessárias apenas para obter o hidrogênio puro em um estado metálico - o que foi alcançado pela primeira vez em um laboratório em 2017 pelo professor da Universidade de Harvard Isaac Silvera, em parceria com o próprio Dias.

Via: Nature

Ciência física supercondutor
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