Primeiro magneto supercondutor portátil

O ímã supercondutor portátil deverá inaugurar uma nova era para os motores elétricos. [Imagem: Difan Zhou et al. - 10.1063/1.4973991]

Engenheiros da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, construíram um magneto supercondutor portátil.

Embora a supercondutividade venha sendo usada em grandes experimentos, como no LHC, ou mesmo em equipamentos de laboratório do tamanho de uma sala, não era possível tirar proveito dela em equipamentos realmente pequenos.

O novo dispositivo portátil substitui com muitas vantagens os grandes ímãs permanentes convencionais - o protótipo alcançou um campo magnético de 3 teslas, o que é excepcional para suas dimensões.

O professor John Durrell conta que o trabalho da sua equipe se baseou nas descobertas recentes do físico Roy Weinstein, da Universidade de Houston, nos EUA, que mostrou como os eletroímãs convencionais e a magnetização por campo pulsado podem ser usados para ativar campos magnéticos supercondutores que são ‘capturados’ e sustentados como parte de um arranjo supercondutor.

Isso evita a necessidade de grandes e caros ímãs supercondutores para ‘ativar’ o sistema, permitindo construir um dispositivo portátil.

As possibilidades de uso do ímã supercondutor portátil são enormes, como sistemas menores e mais baratos de ressonância magnética para uso em hospitais de menores recursos.

“O interesse óbvio nisso é que você pode usá-lo para construir um motor menor e mais leve,” disse Durrel.

Bibliografia:

A portable magnetic field of >3 T generated by the flux jump assisted, pulsed field magnetization of bulk superconductors. Difan Zhou, Mark D. Ainslie, Yunhua Shi, Anthony R. Dennis, Kaiyuan Huang, John R. Hull, David A. Cardwell, John H. Durrell. Applied Physics Letters. Vol.: 110, Issue 6

DOI: 10.1063/1.4973991.

A significant advantage for trapped field magnet applications - A failure of the critical state model. Roy Weinstein, Drew Parks, Ravi-Persad Sawh, Keith Carpenter, Kent Davey. Applied Physics Letters. Vol.: 107, Issue 15. DOI: 10.1063/1.4933313.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=primeiro-magneto-supercondutor-portatil&id=010115170214&ebol=sim

Novo sistema para explorar a supercondutividade (New system for exploring superconductivity)

A descoberta, em 1986, de que um composto à base de cobre conduz eletricidade sem resistência a temperaturas muito mais altas do que os supercondutores convencionais abalou o mundo da física, pois parecia que o santo graal da supercondução à temperatura ambiente estava ao alcance. No entanto, desde a descoberta dos cupratos, a supercondutividade à temperatura ambiente parece um objetivo distante. Além disso, apesar de três décadas de esforço febril, os cientistas não compreendem completamente como os cupratos funcionam.

       Uma classe de materiais que poderia ajudar a desbloquear o mecanismo supercondutor dos cupratos é chamada isolante de Mott. De acordo com a convencional teoria de banda, esses materiais devem conduzir a eletricidade, mas as fortes interações entre seus elétrons fazem com que sejam isolantes. Contudo, eles podem exibir a supercondutividade pelo processo de dopagem com átomos específicos.

       Um dos principais enigmas envolvendo os cupratos (que são isolantes de Mott) é que eles se comportam de modo diferente a depender se eles são dopados com portadores de carga positiva ou negativa. Eles apresentam diferentes propriedades supercondutoras em diferentes condições de dopagem: dopantes com cargas positivas (‘buracos’) ou dopantes com cargas negativas. Os pesquisadores sondariam essa assimetria adicionando buracos ou elétrons a uma amostra, mas a complexa estrutura cristalina da maioria dos cupratos impede isso.

       Agora, Yoshitaka Kawasugi e seus colegas encontraram uma abordagem diferente - usando isolantes de Mott orgânicos em combinação com transistores de efeito de campo. A estrutura de banda mais simples desses cristais orgânicos torna mais fácil detectar a assimetria elétron-buraco. Além disso, podem ser dopados precisamente na mesma amostra aplicando um campo elétrico.

Os cálculos teóricos das propriedades elétricas de um isolante de Mott orgânico revelam que os efeitos assimétricos da dopagem podem agir como um degrau para a obtenção da supercondutividade a alta temperatura. (Imagem: Kazuhiro Seki, Laboratório de Física Computacional de Matéria Condensada RIKEN)

A equipe mediu como os elétrons se moviam no cristal em diferentes concentrações de buracos e de elétrons para várias temperaturas. Quando aplicaram um campo magnético, emergiu uma surpreendente assimetria - os ‘coeficientes Hall’, que quantificam as influências magnéticas, eram três vezes maiores no lado dopado com buracos.

“Quando vi essa assimetria pela primeira vez, achei que a experiência falhara”, lembra Kawasugi. “A dependência detalhada de doping também revelou que algo especial estava acontecendo”, observa.

       Cálculos teóricos ajudaram a descobrir a razão para esta anomalia – o excesso de doping com buraco provocou o estado de ‘pseudogap’. Esta é uma descoberta animadora uma vez que poderia indicar que a supercondutividade não está longe. “Pseudogaps podem ser precursores para o estado supercondutor se a temperatura de transição para o lado dopado com buraco for muito maior do que o caso dopado por elétrons”, diz Kawasugi. “A dopagem adicional de elétrons e buracos pode induzir essa supercondutividade não convencional”.

Fonte1: http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=45657.php

Fonte2: http://www.nature.com/articles/ncomms12356