O Grupo Wiesner da Universidade de Cornell
sintetizou pela primeira vez um supercondutor nanoestruturado obtido via processos
de auto-montagem. A figura apresenta um ímã levitando sobre um supercondutor à
base de bismuto, com imagens da microscopia eletrônica e de simulações do
material nanoestruturado. Crédito: Universidade de Cornell
Com quase duas décadas de pesquisa, uma equipe
multidisciplinar da Universidade de Cornell desbravou um novo caminho, criando
um supercondutor tridimensional auto-montado.
Ulrich Wiesner,
professor de ciência e engenharia dos materiais, que lidera o grupo, diz que é a primeira vez que um supercondutor, o nitreto
de nióbio (NbN), tem uma estrutura porosa auto-montada. A estrutura obtida é cúbica
complexa baseada em uma superfície que divide o espaço em dois volumes
separados que são interpenetrantes e contêm várias espirais. Os poros e o
material supercondutor possuem dimensões de cerca de 10 nanômetros, o que
poderia levar a perfis de propriedades inteiramente novas de supercondutores.
Atualmente, a supercondutividade para usos práticos como
em imagens de ressonância magnética (MRI) e reatores de fusão, só é possível a
quase zero absoluto de temperatura (-459.67° Fahrenheit), embora experimentos
já tenham alcançado -70 °C (-94 °F).
Wiesner almejava há mais de duas décadas obter um supercondutor com a estrutura
cúbica complexa, a fim de explorar como isso afetaria as propriedades
supercondutoras. A dificuldade estava em descobrir uma maneira de sintetizar o
material. O avanço foi alcançado com a decisão de usar o NbN.
O grupo de Wiesner começou usando copolímeros orgânicos para estruturar o óxido de nióbio
(Nb2O5) em redes tridimensionais alternadas. O grupo
construiu duas estruturas de rede entrelaçadas, então removeu uma delas por
aquecimento a 450 graus.
A descoberta da equipe contou com um pouco de ‘sorte’,
disse Wiesner. Na primeira
tentativa para alcançar a supercondutividade, o óxido de nióbio (sob uma
corrente de amoníaco para a conversão para o nitreto) foi aquecido a uma
temperatura de 700 graus. Depois de esfriar o material até à temperatura
ambiente, determinou-se que a supercondutividade não tinham sido atingida. O
mesmo material foi, em seguida, aquecido a 850 graus, resfriado e testado, e a
supercondutividade tinha sido alcançada.
Wiesner disse que o
grupo não é capaz de explicar por que o aquecimento, resfriamento e
reaquecimento funciona, mas “é algo que nós estamos investigando”,
acrescentou.
Estudos anteriores em supercondutores nanoestruturados
foram limitados, em parte, à falta de material adequado para o teste. O
trabalho da equipe de Wiesner é o primeiro passo em direção
a investigações nesta área.
“Estamos dizendo à comunidade, 'Ei, estes materiais podem ajudar a gerar estruturas
supercondutoras completamente novas, que podem ter novas propriedades. Vale a
pena olhar para isso’”, disse Wiesner.
