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Energia

Supercondutividade pela primeira vez obtida a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/10/2020

Supercondutividade é obtida a temperatura ambiente
A temperatura é de agradáveis 15ºC, mas a pressão ainda é elevada.
[Imagem: Adam Fenster]

Supercondutividade

Físicos de três universidades norte-americanas realizaram um feito longamente esperado: Eles demonstraram a supercondutividade a temperatura ambiente.

Até hoje a transferência de eletricidade sem perdas só havia sido conseguida em temperaturas criogênicas.

Ainda não será a revolução tão esperada em nossa forma de usar a energia porque o feito foi obtido apenas sob altíssima pressão.

Contudo, embora o fenômeno observado pela equipe esteja em um estágio inicial, ou nível fundamental, a descoberta tem implicações em como a energia é armazenada e transmitida, reforçando a expectativa de que a supercondutividade possa um dia mudar a forma como todos os aparelhos eletroeletrônicos são alimentados, como as pessoas e cargas são transportados e como toda a sociedade pode atingir um novo nível de eficiência no uso da energia.

Hidrogênio metálico

Desde sua primeira observação, em 1911, os cientistas fizeram a supercondutividade funcionar apenas em temperaturas muito baixas, próximas do zero absoluto (-273 ºC), o que tornaria sua aplicação prática e generalizada inatingível.

Mas progressos foram feitos, até a descoberta dos hoje chamados "supercondutores de alta temperatura" - na verdade sua temperatura é bem baixa, na casa dos -170 ºC -, o que viabilizou o emprego da tecnologia em várias frentes, dos equipamentos de ressonância magnética aos superímãs de aceleradores de partículas como o LHC.

Mas, já em 1968, físicos previram que o hidrogênio metálico - que só se pode obter a pressões muito altas - poderia ser o ingrediente chave para descobrir a supercondutividade na temperatura ambiente ou mesmo mais alta.

Por isso, Elliot Snider e seus colegas começaram a tentar sintetizar o hidrogênio metálico quimicamente. Seu raciocínio era simples: Por muito tempo se acreditou que o diamante só poderia ser obtido nas pressões gigantescas encontradas no interior dos planetas, mas hoje já existem tecnologias para cultivar cristais de diamante, fazendo-os crescer camada por camada por meio de uma técnica conhecida como deposição de vapor químico.

A equipe então descobriu que a adição de carbono e enxofre "engana" o hidrogênio, fazendo-o comportar-se como se a pressão fosse muito maior do que é na realidade - a obtenção de hidrogênio metálico em laboratório ainda é uma questão alvo de grandes controvérsias entre os cientistas.

"Para ter um supercondutor de alta temperatura, você quer ligações mais fortes e elementos leves. Esses são os dois critérios básicos. O hidrogênio é o material mais leve e a ligação de hidrogênio é uma das mais fortes," explicou o professor Ranga Dias, coordenador da equipe.

Supercondutividade é obtida a temperatura ambiente
Esquema do experimento, realizado no interior de uma bigorna de diamante.
[Imagem: Nature]

Supercondutividade a temperatura ambiente

A coisa funcionou quando eles encontraram a combinação adequada de elementos, com seu composto de hidrogênio, carbono e enxofre apresentando a supercondutividade a 15 ºC, o que pode ser bem aceito como "temperatura ambiente" - no início do ano passado, outra equipe norte-americana havia alcançado a supercondutividade a -13º C.

O grande senão rumo à nossa tão esperada revolução energética é que a supercondutividade só funcionou dentro de uma bigorna de diamante, um aparato projetado para alcançar pressões muito altas.

Neste experimento, o composto tornou-se supercondutor a cerca de 267 gigapascals, ou 39 milhões de PSI, ou ainda 2,6 milhões de atmosferas, o que é cerca de 70% da pressão encontrada no núcleo da Terra.

A equipe vai dedicar-se agora - juntamente com toda a comunidade científica mundial - a tentar compreender a estrutura química do seu composto, um hidreto de enxofre carbonáceo. Na verdade, eles não sabem como hidrogênio, carbono e enxofre se estruturam a essa pressão, e compreender isso é essencial para que eles possam ir retirando a pressão aos poucos sem perder a supercondutividade.

"Vivemos em uma sociedade de semicondutores e, com esse tipo de tecnologia, você pode levar a sociedade a uma sociedade supercondutora, onde nunca mais precisará de coisas como baterias," antevê o professor Ashkan Salamat, membro da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride
Autores: Elliot Snider, Nathan Dasenbrock-Gammon, Raymond McBride, Mathew Debessai, Hiranya Vindana, Kevin Vencatasamy, Keith V. Lawler, Ashkan Salamat, Ranga P. Dias
Revista: Nature Physics
Vol.: 586, pages 373-377
DOI: 10.1038/s41586-020-2801-z





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