Um novo marco importante na procura da supercondutividade acaba de ser apanhado. Pela primeira vez, os físicos alcançaram o fluxo livre de resistência de uma fluente elétrica à temperatura envolvente: tapume de 15 graus Celsius (59 graus Fahrenheit).
Isso quebrou o registro anterior de -23 graus Celsius (-9,4 graus Fahrenheit), e significou a perspectiva de supercondutividade funcional um grande passo primeiro.
“Por justificação dos limites de baixa temperatura, materiais com propriedades tão extraordinárias não acabaram de transformar o mundo da maneira que muitos imaginam”, disse o físico Ranga Dias, da Universidade de Rochester, em transmitido à prensa.
“No entanto, nossa invenção quebrará essas barreiras e abrirá a porta para muitas aplicações possíveis.”
A supercondutividade foi invenção pela primeira vez em 1911 e, desde portanto, tornou-se um objetivo muito perseguido na física da material condensada.
Ele consiste em duas propriedades principais. O primeiro é a resistência zero. Normalmente, o fluxo de uma fluente elétrica tem um notório proporção de resistência, tanto quanto a resistência do ar empurra um objeto em movimento, por exemplo. Quanto maior a condutividade de um material, menos resistência elétrica ele tem e a fluente pode fluir mais livremente.
O segundo é um tanto chamado Efeito Meissner, em que os campos magnéticos do material supercondutor são expelidos. Isso força as linhas do campo magnético a serem redirecionadas ao volta do material. Se um pequeno ímã permanente for disposto em um material supercondutor, a força repulsiva dessas linhas de campo magnético fará com que ele levite.
As possíveis aplicações da supercondutividade podem revolucionar nosso mundo, desde o transporte maglev até a transferência de dados e redes elétricas sem perdas. Mas existe um grande problema.
Os materiais supercondutores geralmente são criados e mantidos em temperaturas extremamente baixas, muito aquém das encontradas na natureza. Manter os materiais nessas temperaturas é difícil e dispendioso, o que tem se mostrado uma barreira prática para uma implementação mais ampla.
Recentemente, os físicos obtiveram sucesso em aumentar a temperatura em elementos leves, uma vez que o sulfeto de hidrogênio e hidreto de lantânio. O elemento generalidade ali é o hidrogênio, o elemento mais ligeiro da natureza. Mas o hidrogênio uma vez que gás é um isolante; para ser supercondutor, tem que ser metálico sob pressões imensas.
“Tem uma temperatura subida supercondutor, você deseja links mais fortes e elementos mais leves. Esses são os dois critérios básicos. O hidrogênio é o material mais ligeiro e a relação de hidrogênio é uma das mais fortes ”, disse Dias.
“É teorizado que o hidrogênio metálico sólido tem uma subida temperatura Debye e um potente acoplamento elétron-fônon que é necessário para a supercondutividade da temperatura envolvente.”
O laboratório de supercondutividade. (Adam Fenster)
uma vez que o hidrogênio metálico puro só pode ser criado sob pressão extrema, as condições certas são extremamente difíceis de depreender. Duas equipes relataram sucesso em criá-lo nos últimos anos.
Em 2017, os físicos relataram hidrogênio metálico a pressões entre 465 e 495 gigapascais e temperaturas de 5,5 Kelvin (-267,65 ° C; -449,77 ° F). Em 2019, os físicos relataram hidrogênio metálico a pressões de 425 gigapascals e temperaturas de 80 Kelvin (-193 ° C; -316 ° F). Nenhum deles chega perto da temperatura envolvente. E, para referência, a pressão no núcleo da terreno é entre 330 e 360 gigapascals.
O próximo melhor é um metal rico em hidrogênio, uma vez que sulfeto de hidrogênio e hidreto de lantânio usados em experimentos anteriores. Eles imitam as propriedades supercondutoras do hidrogênio metálico puro em pressões muito mais baixas.
portanto, uma equipe de físicos liderada por Elliot Snider, da Universidade de Rochester, começou a fazer experiências. Primeiro, eles tentaram combinar hidrogênio com ítrio para gerar super-hidreto de ítrio. Este material exibiu supercondutividade a -11 graus Celsius (12 graus Fahrenheit) com uma pressão de 180 gigapascais.
Snider e sua equipe tentaram combinar carbono, súlfur e hidrogênio para gerar hidreto de súlfur de carbono. Eles extraíram uma pequena réplica em uma bigorna de diamante e mediram a supercondutividade. E eles encontraram, a 270 gigapascals e 15 graus Celsius.
Obviamente, ainda está longe de ser usado nas circunstâncias do dia a dia. Os tamanhos das amostras eram microscópicos, entre 25 e 35 microns, e a pressão na qual a supercondutividade surgiu ainda é pouco prática.
A próxima lanço da pesquisa será tentar reduzir a subida pressão necessária ajustando a constituição química da réplica. Se conseguirem fazer a mistura certa, os pesquisadores acreditam que um supercondutor de temperatura e pressão envolvente finalmente estará ao nosso alcance.
A pesquisa foi publicada em Natureza.
Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!