Com informações da Agência Fapesp - 07/01/2013
O
mundo vai mudar
Alguns elementos químicos, como o mercúrio,
o chumbo e as ligas à base de nióbio, são capazes de conduzir corrente elétrica
sem resistência nem perdas quando submetidos a baixíssimas temperaturas - na
ordem de menos 270 graus Celsius. São os chamados supercondutores.
Tal propriedade permitiu o desenvolvimento
de poderosos eletroímãs usados, por exemplo, em máquinas de ressonância
magnética, espectrômetros de massa, aceleradores de partículas, trens de
levitação magnética e redes inteligentes capazes de transportar energia
elétrica com maior eficiência.
A aplicação dessa tecnologia, no entanto, é
limitada pela dificuldade e pelo custo do resfriamento extremo, geralmente
feito com hélio ou nitrogênio líquido.
A busca de materiais capazes de se
comportar como supercondutores em temperatura ambiente, portanto, tem
mobilizado cientistas de todo o mundo, entre eles Yakov Kopelevich, professor da
Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
“O máximo que já
se conseguiu no meio acadêmico foi fazer um supercondutor funcionar em torno de
menos 100 graus Celsius. Se realmente encontrarmos um supercondutor que
funcione em temperatura ambiente, o mundo vai mudar,” profetizou
Kopelevich.
Devido aos custos de
instalação e manutenção, o maior cabo supercondutor do mundo, instalado na
Alemanha, tem pouco mais de 1 km de extensão. [Imagem: Nexans]
Grafite supercondutor
Em 1999, Kopelevich observou evidências de
supercondutividade no grafite - mineral composto por átomos de carbono - em uma
faixa de temperatura que vai de menos 271 até 27 graus Celsius positivos.
“A grande dificuldade
é que, embora existam características supercondutoras no grafite, elas se
encontram somente em alguns locais do material. Precisamos achar meios de
extrair esses elementos e potencializar o fenômeno. Não é uma tarefa simples,
mas já encontramos um caminho para realizá-la,” disse
Kopelevich.
O pesquisador vem trabalhando com um método
conhecido como dopagem eletrostática, que consiste em aplicar um campo elétrico
sobre o material para forçar a redistribuição da carga elétrica na superfície.
“A ideia é trazer mais elétrons, que são os portadores de
eletricidade, para a superfície do grafite. Aumentando a densidade de elétrons
na superfície do material é possível induzir a supercondutividade”,
explicou.
Segundo Kopelevich, o Brasil possui uma das
maiores e melhores reservas mundiais de grafite no Estado de Minas Gerais. “Se alcançarmos
nosso objetivo, o Brasil será o melhor lugar para produzir supercondutores de
grafite”, afirmou.
Embora
sua principal linha de pesquisa seja no campo da supercondutividade, Kopelevich
também se dedica a buscar meios de potencializar outra propriedade observada no
grafite: o ferromagnetismo. Nesse caso, o fenômeno também está concentrado em
algumas partes do material, mas a oxidação do mineral amplia o efeito. “Para isso, basta
transformar o grafite em pó e expor ao oxigênio,” disse.
O ferromagnetismo é importante para a
produção de ímãs de diversos tipos - desde aqueles usados em geladeiras, como
também os de motores, equipamentos eletrônicos, peças de computador, geradores
e transformadores de energia. Há seis elementos naturais com propriedades
ferromagnéticas e somente três que funcionam em temperatura ambiente: ferro,
cobalto e níquel, explicou Kopelevich. “Acreditava-se que
esse fenômeno só era possível em elementos pesados, mas o carbono é um elemento
leve. Se conseguirmos potencializar sua propriedade ferromagnética, isso terá
implicações enormes, por exemplo, na área de aviação e de exploração espacial,”
afirmou.
Kopelevich realiza as pesquisas com uma
forma ultrapura do material, chamado grafite pirolítico altamente orientado
(HOPG), mas acredita que a supercondutividade também pode ser induzida na forma
desordenada ou amorfa, significativamente mais barata. “Com o método da dopagem eletrostática qualquer
grafite pode apresentar essa propriedade”, disse.
O grafite é uma das três formas alotrópicas
do carbono. As outras duas são o diamante e o fulereno. O mineral é composto
por múltiplas camadas de átomos de carbono - cada um desses planos é conhecido
como grafeno.
Fonte
(Inovação Tecnológica): http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=grafite-supercondutor-ferromagnetico&id=010160130107
Fonte
(Fapesp): http://agencia.fapesp.br/16633
