Energia

Um supercondutor que se constrói sozinho

Supercondutor monta-se sozinho
A expectativa é que o novo material produza supercondutores com propriedades totalmente novas e inusitadas. [Imagem: Universidade de Cornell]

Giroide

Se os supercondutores feitos com laser não puderem ajudar, agora há uma outra ferramenta à disposição.

Depois de procurar por décadas, sem sucesso, uma forma de sintetizar um material que promete lançar novas luzes sobre os supercondutores, pesquisadores descobriram que esse material pode se estruturar sozinho.

Spencer Robbins e seus colegas da Universidade Cornell induziram um supercondutor à base de nióbio a se automontar em uma estrutura 3-D porosa conhecida como giroidal.

O giroide é uma estrutura cúbica complexa baseada em uma superfície que divide o espaço em dois volumes separados que são interpenetrantes e contêm várias espirais.

A nanoestruturação e os poros de apenas cerca de 10 nanômetros podem produzir supercondutores com propriedades totalmente novas e inusitadas e, eventualmente, ajudar a entender o fenômeno da supercondutividade e fazê-la funcionar a temperatura ambiente.

O problema é que ninguém havia conseguido sintetizar o material.

Automontagem e sorte

Robbins começou usando copolímeros de bloco orgânicos para estruturar o óxido de nióbio (Nb2O5) em redes alternadas tridimensionais. Usando o método sol-gel, ele verificou que o material se autoestrutura na forma giroidal quando o solvente se evapora. Isso produz duas redes mescladas, uma de nióbio e outra de polímero. Para eliminar o polímero, bastou aquecer o material a 450º C.

Fazer o material cumprir a promessa de supercondutividade exigiu um pouco de sorte. A teoria indicava que o material deveria ser aquecido a 850º C, mas não funcionou. Robbins então esquentou até 700º C, parou para descansar, e então começou de novo, indo até os 800º - aí funciona. Mas ir direto aos 800º não funciona.

Agora é esperar que o material cumpra suas promessas e permita estudos sobre a supercondutividade que não eram possíveis até agora.

"O que estamos dizendo à comunidade supercondutora é: 'Ei, caras, estes materiais de copolímero de bloco orgânicos podem ajudá-los a gerar estruturas supercondutoras completamente novas e materiais compostos, que podem ter propriedades e temperaturas de transição completamente novas. Vale a pena olhar para eles'," disse o professor Ulrich Wiesner, líder da equipe.

Bibliografia:

Block copolymer self-assembly-directed synthesis of mesoporous gyroidal superconductors
Spencer W. Robbins, Peter A. Beaucage, Hiroaki Sai, Kwan Wee Tan, Jörg G. Werner, James P. Sethna, Francis J. DiSalvo, Sol M. Gruner, Robert B. Van Dover, Ulrich Wiesner
Science Advances
Vol.: 2, no. 1, e1501119
DOI: 10.1126/sciadv.1501119




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