Pesquisadores descobriram um material que
superconduz numa temperatura significativamente mais quente do que o ambiente mais
frio da terra. Isso deve inaugurar uma nova era de pesquisa em supercondutividade.
No ano passado, Mikhail Eremets e
colaboradores fizeram uma afirmação extraordinária que o sulfeto de hidrogênio (H2S)
superconduz à temperatura de -70 °C. Isso é cerca de 20 graus mais quente do
que qualquer outro material já descoberto. Na época, os físicos foram
cautelosos sobre o trabalho. A história da supercondutividade está repleta de
afirmações dúbias de atividade de alta temperatura que mais tarde acabam por
ser impossível de reproduzir. Nos meses seguintes, Eremets e colaboradores
trabalharam duro para reunir as peças finais de provas conclusivas.
Existem essencialmente três características que
os físicos procuram como prova de que um material é um supercondutor
convencional. A primeira é uma súbita queda na resistência elétrica, quando o
material é arrefecido abaixo de sua temperatura crítica. A segunda é a expulsão
dos campos magnéticos de dentro do material, um fenômeno conhecido como efeito
Meissner. A terceira é uma mudança na temperatura crítica quando átomos do
material são substituídos por isótopos. Isso porque a diferença de massa
isotópica faz com que a estrutura vibre de forma diferente, o que muda a
temperatura crítica.
Mas há outro
tipo de supercondutividade que é muito menos compreendida. Trata-se de certas cerâmicas
descobertas na década de 1980 que superconduzem à temperaturas de cerca de -110 °C, denominadas high-TC (alta temperatura
crítica). Ninguém sabe exatamente como isso funciona, mas grande parte da
pesquisa científica atual em supercondutividade tem incidido sobre estes
materiais exóticos.
Os trabalhos de Eremets e colaboradores talvez
mudem isso. A maior surpresa sobre sua descoberta é que ela não envolve um
supercondutor de alta temperatura. Em vez disso, o H2S é
um supercondutor convencional do tipo que nunca tinha sido visto trabalhando a
temperaturas superiores a 40 K. Eremets e sua equipe submeteram
o material a pressões extremamente elevadas, equivalentes àquelas do centro da
Terra. Ao mesmo tempo, eles conseguiram encontrar evidências de todas as
características importantes da supercondutividade.
Enquanto o trabalho
experimental avança, os teóricos coçam a cabeça para explicar isso. Muitos
físicos acreditavam que havia alguma razão teórica para supercondutores
convencionais não funcionarem acima de 40 K. Mas, na verdade, não há nada
na teoria que impede a supercondutividade a temperaturas mais elevadas.
De fato, na
década de 1960, o físico britânico Neil Ashcroft
previu que o hidrogênio seria supercondutor a altas temperaturas em pressões
elevadas, talvez até mesmo à temperatura ambiente. Sua ideia era que o
hidrogênio é tão leve que deve constituir uma estrutura capaz de vibrar em
frequências muito elevadas e, portanto, de supercondutores a altas temperaturas
e altas pressões.
A descoberta de Eremets parece ser uma demonstração
dessa ideia. Ou, pelo menos, algo parecido. Existem numerosos aspectos teóricos
que precisam ser resolvidos antes de os físicos afirmarem que possuem uma
compreensão adequada do que está acontecendo. Este trabalho teórico está em
curso.
Agora, a corrida
é para encontrar outros supercondutores que funcionem a temperaturas ainda mais
elevadas. Um candidato promissor é o H3S. E, claro, os físicos estão começando a pensar sobre as
aplicações. Existem inúmeros desafios na exploração deste material, não menos
importante, porque ele existe em forma supercondutora apenas em pequenas
amostras dentro de bigornas em alta pressão. Mas isso não impediu as especulações.
“Esta descoberta
é relevante não só na ciência dos materiais e matéria condensada, mas também em
outras áreas que vão desde computação quântica à física quântica da matéria
viva”, dizem Bianconi e
Jarlborg.
Fonte1: http://www.technologyreview.com/view/542856/the-superconductor-that-works-at-earth-temperature/
Fonte2: arxiv.org/abs/1510.05264
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