Supercondutividade: um fenômeno quântico macroscópico

 

Excelente palestra do físico Eduardo Miranda sobre fenômenos quânticos em escala macroscópica, incluindo a supercondutividade.

  

A pressão é desligada e a supercondutividade de alta temperatura continua

 

por Nicole Johnson, University of Houston

 

Paul Chu (à direita) é o Diretor Fundador e Cientista Chefe do Texas Center for Superconductivity at the University of Houston (TcSUH). Liangzi Deng (à esquerda) é professor assistente de pesquisa física no TcSUH. Crédito: Universidade de Houston.

 

O diretor do Texas Center for Superconductivity, Paul Chu, juntamente com sua equipe, desenvolveu uma técnica que consiste em preservar a fase supercondutora de alta temperatura mesmo após a remoção da pressão que induziu o surgimento da fase.

Pengcheng Dai, professor de física e astronomia da Rice University, e seu grupo, contribuíram para demonstrar com sucesso a possibilidade da técnica de arrefecimento por pressão em um modelo supercondutor de alta temperatura , o seleneto de ferro (FeSe). Os resultados foram publicados na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

“Nós derivamos o método de extinção de pressão da formação do diamante artificial a partir da grafite por Francis Bundy e de outros compostos metaestáveis”, disse Chu. “O grafite se transforma em diamante quando submetido a alta pressão em altas temperaturas. O subsequente resfriamento rápido da pressão, ou remoção da pressão, deixa a fase de diamante intacta sem pressão.”

Chu e sua equipe aplicaram esse mesmo conceito a um material supercondutor com resultados promissores.

“O seleneto de ferro é considerado um supercondutor simples de alta temperatura com uma T_c = 9K à pressão ambiente”, disse Chu.

“Quando aplicamos pressão, a T_c aumentou para ~ 40K, mais do que quadruplicando o valor, permitindo-nos distinguir inequivocamente a fase PQ (pressure-quench) supercondutora da fase não-PQ original. Em seguida, tentamos conservar a fase supercondutora de alta T_c  após a remoção da pressão usando o método PQ, e descobrimos que podemos”.

A conquista do Dr. Chu e seus colegas leva os cientistas um passo mais perto de realizar o sonho da supercondutividade à temperatura e pressão ambiente, recentemente relatada em hidretos apenas sob pressão extremamente alta.

Para operar um dispositivo supercondutor, é necessário resfriá-lo abaixo de sua temperatura crítica (T_c), o que requer energia. Quanto maior for a T_c, menos energia será necessária. Portanto, aumentar a T_c até a temperatura ambiente tem sido a força motriz dos cientistas na pesquisa da supercondutividade desde sua descoberta.

Desafiando a crença de que a T_c não poderia exceder 30K, Paul Chu e colegas descobriram em 1987 a supercondutividade com uma T_c = 93K em uma nova família de compostos. A T_c tem sido continuamente elevada a 164K por Paul Chu e outros grupos de cientistas. Recentemente, uma T_c de 287K foi obtida por Dias e colaboradores da Universidade de Rochester no sistema sulfeto de hidrogênio-carbono sob 267 gigapascal (GPa).

“Nosso método permite fazer o material supercondutor com maior T_c sem pressão. Não há razão para que a técnica não possa ser aplicada igualmente aos hidretos que mostraram sinais de supercondutividade com uma T_c próxima da temperatura ambiente”.

Fonte: https://phys.org/news/2021-07-pressure-high-temperature-superconductivity.html

 

Mais informações:

Liangzi Deng et al, Pressure-induced high-temperature superconductivity retained without pressure in FeSe single crystals, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2108938118.

Físicos brasileiros predizem existência de novo material supercondutor

 

Com informações da Agência Fapesp - 08/06/2021

 

O eletreto Li₅C integra uma classe de compostos com diversas aplicações tecnológicas.

[Imagem: Zenner S. Pereira et al. - 10.1021/acs.jpcc.1c02329]

  

A existência de um novo material supercondutor à base de lítio acaba de ser prevista em simulações computacionais realizadas por pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF).

O novo material, que agora deverá ser sintetizado e testado, é o eletreto Li₅C. Os eletretos são uma classe de materiais nos que os elétrons se comportam como ânions, ou íons negativos.

Isso dá a esses materiais propriedades físicas que podem ter várias aplicações tecnológicas, como terminais de baterias, emissores de elétrons, colheita de eletricidade, materiais supercondutores e até computadores moleculares.

Zenner Pereira e seus colegas usaram um método de análise da estrutura cristalina conhecido como “otimização de enxames de partículas”. Eles desenvolveram um novo algoritmo que busca inúmeras combinações de elementos para encontrar materiais que sejam estáveis ou metaestáveis. Foi aí que surgiu o Li₅C.

Zenner, que é professor da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (Ufersa - RN), afirma que o material demonstrou nas simulações a mais alta temperatura crítica de supercondução já prevista.

    “O próximo passo é continuar na busca e predição por novos materiais supercondutores. O que sabemos é que o nosso trabalho pode guiar pesquisadores experimentais na síntese deste eletreto e há evidências da existência de muitos eletretos supercondutores ainda não sintetizados,” afirmou.

 

Bibliografia:
Artigo: Predicted Superconductivity in the Electride Li5C.
Autores: Zenner S. Pereira, Giovani M. Faccin, Edison Z. da Silva
Revista: The Journal of Physical Chemistry C
Vol.: 125, 16, 8899-8906
DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c02329

  

Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=fisicos-brasileiros-predizem-existencia-novo-material-supercondutor&id=010175210608