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Descoberto um novo elemento químico supercondutor

Európio - Descoberto um novo elemento químico supercondutor
As altíssimas pressões são obtidas entre dois cristais de diamante de 0,17 quilates separados por uma gaxeta metálica. A amostra do material fica entre os dois diamantes, que são pressionados por uma câmara contendo hélio.[Imagem: Washington University]

Seu nome é európio, seu número atômico é 63 e ele é um dos mais reativos elementos do grupo conhecido como terras raras. Agora ele é também o 53º dos 92 elementos de ocorrência natural da tabela periódica capazes de se tornarem supercondutores - um estado no qual a energia flui através do material sem resistência.

Mathew Debessai e James Schilling, da Universidade de Washington, descobriram que o európio se torna supercondutor a 1,8 K (-271º C), sob uma pressão de 790.000 atmosferas.

Európio na TV

Apesar de ser uma pressão descomunal, entre os 53 supercondutores conhecidos, o európio ocupa a posição de número 23 nesse quesito. O primeiro supercondutor elementar foi descoberto há apenas 10 anos.

O európio foi importante industrialmente durante vários anos porque ele entrava na composição utilizada na fabricação das TVs CRT, de tubos de raios catódicos, que estão sendo rapidamente substituídas pelas TVs LCD.

Interesse científico

Devido às condições extremas nas quais o elemento se torna supercondutor, ele não deverá ter impacto imediato nas pesquisas tecnológicas dessa área. Mas o interesse científico é enorme por dois motivos principais.

O primeiro deles é que o mecanismo da supercondutividade, hoje explicado pelos chamados pares de Cooper, tem sido objeto de controvérsias - veja Teoria que explica funcionamento dos supercondutores pode estar incompleta.

A descoberta de mais um elemento supercondutor enriquece o quadro mais geral da pesquisa, podendo ajudar os pesquisadores a ter novos insights sobre seu funcionamento.

Supercondutividade e magnetismo

O segundo motivo é que o grupo das terras raras, do qual o európio faz parte, é magnético. E magnetismo e supercondutividade são duas propriedades que não combinam.

"A supercondutividade e o magnetismo se odeiam. Para atingir a supercondutividade, você tem que matar o magnetismo," explica Schilling.

Entre todos os elementos das terras raras, o európio é o mais propenso a perder seu magnetismo sob altas pressões devido à sua estrutura eletrônica. Na forma elementar, todas as terras raras são trivalentes, o que significa que cada átomo libera três elétrons para conduzir eletricidade.

"Entretanto, quando os átomos de európio se condensam para formar um sólido, são liberados somente dois elétrons por átomo e o európio continua magnético. A aplicação de uma pressão forte o suficiente espreme um terceiro elétron e o európio metálico se torna trivalente. O európio trivalente não é magnético, o que abre a possibilidade de que ele se torne supercondutor nas condições adequadas," explica o pesquisador.

Liga supercondutora

Até hoje não se conhecem materiais que sejam supercondutores a temperatura ambiente, o que poderia revolucionar a transmissão de energia, os transportes e a indústria.

Na pressão de uma atmosfera, o supercondutor de mais alta temperatura que se conhece não é um elemento, mas uma liga formada por cinco elementos diferentes. Ela se torna supercondutor a -138,8 ºC.

Os cientistas não possuem uma teoria consistente para explicar como ou porque essa liga se torna supercondutora.

Bibliografia:

Pressure-induced Superconducting State of Europium Metal at Low Temperatures
M. Debessai, T. Matsuoka, J. J. Hamlin, J. S. Schilling, K. Shimizu
Physical Review Letters
May 2009
Vol.: 102, 197002
DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.197002




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