Novos supercondutores para aplicações em MagLev (new superconductors for Maglev applications)

Um supercondutor de alta temperatura levita aproximadamente a 3 centímetros ao longo de um trilho magnético em uma demonstração da nova tecnologia da SuperOx.

Um novo material supercondutor da SuperOx pode revolucionar os dispositivos MagLev (levitação magnética), tornando sua produção consideravelmente mais fácil, barata e eficaz. O presidente do Conselho de Administração da SuperOx, Andrey Vavilov, resumiu sucintamente o impacto sobre a indústria de MagLev da nova fita supercondutora: “Nós mudamos as regras do jogo.”

O antecessor

Antes da inovação, as cerâmicas de alta temperatura necessárias para levitação magnética levavam cerca de quatro meses para serem obtidas. Os próprios produtos - que não poderiam ser fabricados em grandes quantidades - eram quebradiços, com uma quantidade elevada de materiais de terras raras. O método era caro, demorado e ineficaz na criação das cerâmicas.

        Apesar das suas desvantagens, as cerâmicas de alta temperatura têm sido utilizadas em protótipos de mancais magnéticos pela Nexans/Siemens; armazenamento de energia pela Boeing; sistemas de transportes pela Evico GmbH; dispositivos de manipulação sem contato pela FESTO. Por estes protótipos, uma tecnologia nova, mais eficaz era necessária para a indústria MagLev.

A Tecnologia

A nova tecnologia da SuperOx utiliza fitas de supercondutores de alta temperatura, com a capacidade de criar produtos em multi-camadas que podem assumir a forma de placas finas, cilindros ou tijolos para satisfazer as necessidades finais do projeto. Estes produtos podem erguer mais de 35 kg usando apenas 20 metros de fita de supercondutores de alta temperatura.

        A tecnologia é muito mais avançada do que a cerâmica de alta temperatura, usando quantidades muito baixas de materiais de terras raras, mas com um alto desempenho de condutividade. O processo de fabricação é rápido e relativamente fácil em comparação com outras tecnologias, tornando este um passo significativo para o mercado MagLev.

        Num futuro próximo, a SuperOx apresentará a tecnologia que deve ser capaz de levitar uma carga de 100 kg, e num futuro mais distante, uma carga de 1 tonelada.

Os resultados

Levitação magnética estável pode ser criada com o uso de materiais supercondutores. Ao usar esta nova tecnologia, as empresas do setor poderão utilizar materiais supercondutores de alta temperatura em qualquer formulação que necessitam, e será muito mais econômica que os métodos anteriores. Todo o mercado MagLev será significativamente melhorada com a introdução deste novo produto, fazendo desta descoberta um verdadeiro sucesso.

Fonte: http://www.prweb.com/releases/2014/10/prweb12212371.htm

Acelerador Linear de Elétron produz primeiro feixe de partículas (Canada's Superconducting Electron Linear Accelerator produces first beam)

        Em 30 de setembro, o recém-construído acelerador linear de elétrons produziu seu primeiro feixe de partículas a uma energia inicial de 23 MeV. A tecnologia de aceleração foi projetada e construída em cooperação com instituições e indústrias em todo o país.

O Advanced Rare Isotope Laboratory (ARIEL) está a caminho de se tornar uma das mais sofisticadas instalações de isótopos raros do mundo. A conclusão bem-sucedida do projeto é fruto de uma colaboração notável entre TRIUMF, a indústria canadense, e 13 universidades liderado pela Universidade de Victoria.

O Dr. Gilles Patry, presidente e CEO do TPI, declarou: “A tecnologia desenvolvida tem o potencial para abrir novos caminhos para toda uma série de produtos inovadores e aplicações da ciência e da medicina que irão beneficiar os canadenses.”

ARIEL é composto de muitos sistemas complexos - incluindo cavidades supercondutoras de radiofreqüência (SRF) para aceleração de partículas - cujos milhares de componentes devem trabalhar em conjunto com tolerâncias extremas a fim de obter feixes com sucesso.

Fonte: http://phys.org/news/2014-10-canada-superconducting-electron-linear.html

Maglev-Cobra é aprovado por especialistas

        Em visita técnica ao trem de levitação magnética da Coppe, o Maglev-Cobra, no dia 1º de outubro, especialistas de mais diversos países acompanharam o início da fase de testes da linha experimental aplicada, na Cidade Universitária do Rio de Janeiro. A visita fez parte da programação final da 22ª Conferência Internacional sobre Sistemas de Levitação Magnética e Motores Lineares – Maglev 2014.

“O início da fase de testes do Maglev-Cobra representa uma ruptura de barreira tecnológica para o Brasil. Esta nova etapa tornará esse projeto, que é adequado para o transporte urbano de passageiros, mais visível para a sociedade. O próximo passo será buscar parceiros para que o projeto entre em operação comercial”, afirmou o professor Luiz Pinguelli Rosa, diretor da Coppe/UFRJ.

De acordo com o coordenador do Maglev-Cobra, um dos próximos passos é a realização de testes em linhas maiores. “O Plano Diretor da UFRJ para a Cidade Universitária prevê a implantação de uma linha do Maglev Cobra ligando a estação do BRT da Ilha do Fundão até o Parque Tecnológico da UFRJ”, explicou Richard Stephan, que coordena o Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup) da Coppe.

Confira abaixo a opinião dos especialistas que levitaram no Maglev-Cobra

Um dos primeiros conferencistas a embarcar no trem de levitação magnética da Coppe, Kenji Lars Giler, pesquisador da Universidade de Munique, aprovou a operação. “O design é muito dinâmico e o arranque é suave. Achei bem silencioso”, disse.

O consultor norte-americano, Laurence Blow, que abriu o congresso apresentando os projetos de tecnologia maglev ainda não implantados nos Estados Unidos, ressaltou a importância dos testes em protótipos. “A aplicação da tecnologia é muito importante para a confiabilidade do sistema. Com os testes podemos avaliar funções que precisam funcionar conjuntamente: levitação, condução e propulsão. Para tornar um sistema confiável é necessário repetir centenas e centenas de vezes. Essa é a maneira perfeita de fazer isso”, explicou Blow, presidente do Maglev Transport Inc, Arlington, EUA.

Para o professor da Universidade de Leipzig, Alemanha, o Maglev-Cobra precisa agora de investimento para ser instalado nas ruas, beneficiando os cidadãos. “O que o professor Richard fez é muito bom, com grande perspectiva para o futuro. Agora é necessário levar os benefícios dessa tecnologia para a população”, opinou Johannes Klühspies, que também é presidente da International Maglevboard, uma instituição sem fins lucrativos que promove a Tecnologia Maglev.

Berlin será a sede do próximo Congresso

Durante a cerimônia de encerramento, no dia 30 de setembro, no Hotel Windsor, o professor Richard Stephan agradeceu aos patrocinadores e convocou à mesa o professor do Departamento de Energia Avançada, da Universidade de Tóquio, Hiroyuki Ohsaki, em substituição ao presidente do comitê organizador, Eisuke Masada, para receber, eu seu nome, a homenagem por sua contínua contribuição para o desenvolvimento da tecnologia Maglev.

Ohsaki aproveitou a oportunidade para anunciar que a sede da próxima conferência será em Berlin, na Alemanha, em 2016 ou 2017.

Fonte: http://www.planeta.coppe.ufrj.br/artigo.php?artigo=1878

Coppe inicia testes do Maglev-Cobra

        A Coppe/UFRJ iniciou, hoje, 1º de outubro, a fase de testes operacionais do trem de levitação magnética, o Maglev-Cobra. A primeira viagem do veículo aconteceu na manhã desta quarta-feira, durante visita técnica de cerca de 60 pesquisadores de vários países à linha de testes do trem de levitação magnética da Coppe, na Cidade Universitária. A visita fez parte da programação da 22ª Conferência Internacional sobre Sistemas de Levitação Magnética e Motores Lineares – Maglev 2014, realizada de 28 de setembro a 1º de outubro, no Rio de Janeiro, que reuniu os maiores especialistas em levitação magnética do mundo. Os testes se estenderão até 2015, quando o veículo será inaugurado, e passará a transportar alunos, professores, funcionários e visitantes do campus.

        A data de hoje tem um enorme significado para a Coppe/UFRJ e para a pesquisa no Brasil. Ao levitar e percorrer pela primeira vez a linha experimental de 200 metros que liga o Centro de Tecnologia 1 (CT 1) ao Centro de Tecnologia 2 (CT 2) da UFRJ, o Maglev-Cobra inseriu o Brasil no pequeno grupo formado pelos países detentores das tecnologias de levitação magnética até o momento: Alemanha, China, Japão e EUA.

        O Maglev-Cobra é o primeiro veículo no mundo a transportar passageiros utilizando a tecnologia de levitação magnética por supercondutividade. A Alemanha e a China também já fazem experiências com essa mesma tecnologia, mas os seus projetos ainda se encontram em fase de testes em laboratório. Ainda não foram implantadas linhas de teste.

Alemanha, China e Japão já aplicam a levitação magnética ao transporte. No Japão e na China, que utiliza o processo desenvolvido na Alemanha, as tecnologias de levitação magnética adotadas são a eletromagnética e a eletrodinâmica. Os Estados Unidos possuem alguns projetos, mas ainda não implantaram linhas de teste.

“O início da fase de testes do Maglev-Cobra representa uma ruptura de barreira tecnológica para o Brasil. A nova etapa tornará mais visível para a sociedade esse projeto voltado para o transporte urbano de passageiros. O próximo passo será buscar financiadores e parceiros para que o projeto entre em operação comercial”, afirmou o professor Luiz Pinguelli Rosa, diretor da Coppe/UFRJ.

A expectativa é que aconteça no Brasil o mesmo que ocorreu no Japão, onde a linha de testes de Yamanashi, criada em 1997, com 18,4 km, foi remodelada e ampliada para 42,8 km em 2013. Até 2011, foram percorridos 874 mil quilômetros em testes. Ontem, durante sua palestra na 22ª Conferência Internacional Maglev, o professor da Universidade de Tóquio, Hiroyuki Ohsaki, informou ontem que a ligação comercial por trem Maglev entre Tóquio e Nagoya deverá ser inaugurada em 2027. Uma outra linha, entre Tóquio e Osaka, deverá começar a operar até 2045.

“Estou me sentindo como um pai no dia do nascimento do filho”, afirmou o coordenador do projeto do Maglev-Cobra, Richard Magdalena Stephan, professor da Coppe/UFRJ. “Agora é educar essa criança. O trabalho está apenas começando”, disse Stephan referindo-se ao início da fase de testes na linha de demonstração, durante a qual o projeto receberá os ajustes necessários.

Visita técnica inicia fase de testes do veículo

        O primeiro dia de testes do Maglev-Cobra na linha experimental na Cidade Universitária foi acompanhado de perto por cerca de 60 pesquisadores do Brasil e do exterior. Entre eles estavam alguns dos maiores especialistas do mundo em levitação magnética, como o professor da Universidade de Tóquio, Hiroyuki Ohsaki, autor de importantes estudos sobre supercondutividade, sistemas de acionamento linear e magnético; o vice-diretor do National MagLev Transportation Development da China, Lin Guobin, responsável pelo projeto do trem Maglev de Shanghai; o consultor americano, Laurence Blow, que desenvolve estudos para aplicação da tecnologia de levitação magnética em trens de alta velocidade e para transporte urbano; e o pesquisador Rüdiger Appunn, do Institute of Electrical Machines (IEM) da Alemanha, que iniciou estudos para aplicação da levitação magnética na propulsão de elvadores.

Ao final da fase de testes, o Maglev-Cobra será certificado por uma instituição técnica, que avaliará o desempenho do veículo de levitação em quesitos como estabilidade, propulsão, velocidade, aceleração e frenagem. Após receber o aval do órgão ou empresa certificadora, o Maglev-Cobra estará apto para entrar em fase de industrialização e poderá ser implantado em trajetos mais longos.

De acordo com o professor Richard Stephan (foto acima), um dos próximos passos é a realização de testes em linhas maiores. “O Plano Diretor da UFRJ para a Cidade Universitária prevê a implantação de uma linha do Maglev-Cobra ligando a estação do BRT da Ilha do Fundão até o Parque Tecnológico da UFRJ”, explicou Richard Stephan, que coordena o Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup) da Coppe.

O projeto da Coppe já começa a fase de testes operacionais no nível 7 de uma escala de evolução tecnológica utilizada pela Nasa, que vai até 9. “Ao atingir a etapa seguinte, o projeto estará pronto para a industrialização”, adianta Richard Stephan. Segundo o professor da Coppe, na etapa atual de desenvolvimento o Maglev será conduzido por um piloto. Os pesquisadores do Lasup, no entanto, já estão trabalhando para que a próxima versão do trem circule de forma automática, sem a presença de um condutor.

Fonte: http://www.planeta.coppe.ufrj.br/artigo.php?artigo=1877

Trem flutuante entra em fase de testes operacionais no próximo dia 1º

PAULO MAURÍCIO COSTA

Rio - O primeiro trem de levitação magnética fabricado no país, o Maglev-Cobra, desenvolvimento pela Coppe, da UFRJ, começará a fase de testes operacionais no próximo dia 1º. Um time de pesquisadores estrangeiros chegará ao Rio no próximo domingo para participar de uma conferência e conhecer o veículo flutuante no trajeto em que ele vai funcionar, os 200 metros compreendidos entre dois centros tecnológicos da Cidade Universitária, na Ilha do Fundão.

O protótipo do veículo da Coppe que se move sem tocar nos trilhos. Foto:  Divulgação

A composição de quatro módulos (1,5 metro cada um), movido a energia elétrica, não emite dióxido de carbono nem quaisquer ruídos e terá capacidade para 30 passageiros — em princípio, os frequentadores do campus universitário. O projeto contempla ainda a instalação de painéis de energia solar capazes de gerar energia suficiente para alimentar o veículo. Durante a primeira etapa de testes e ajustes da máquina, a velocidade do trem será limitada a 20 quilômetros por hora (km/h). Entretanto, segundo os pesquisadores, o veículo poderá alcançar mais de 100 km/h, dependendo da via.

Além dos benefícios ambientais, a tecnologia de flutuação magnética tem vantagens econômicas. Um quilômetro de construção de um trilho do trem de levitação magnética custará um terço do valor necessário para cada quilômetro construído de metrô. Hoje, um quilômetro de metrô subterrâneo custa de R$ 300 a R$ 400 milhões, segundo o professor da PUC Fernando MacDowell, especialista em sistemas metroviários. As obras das estações na Cidade Universitária começaram em abril do ano passado.

Desenvolvido no Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup) da Coppe, sob a coordenação do professor Richard Stephan, o Maglev será finalizado em 2015, segundo a instituição. O Maglev-Cobra, de acordo com Stephan, está hoje no nível sete de uma escala de evolução tecnológica até dez utilizada pela Nasa, a Agência Espacial dos Estados Unidos. “Ao atingir a etapa seguinte, o projeto estará pronto para a industrialização”, afirmou Stephan.

O teste do maglev brasileiro, com os especialistas a bordo, vai fechar a 22ª Conferência Internacional sobre Sistemas de Levitação Magnética. Entre os participantes estão Lin Guobin, responsável pelo projeto do maglev chinês, e Kay Hameyer, diretor do Instituto de Máquinas Elétricas da Alemanha. Segundo a Coppe, chineses e alemães compartilham com o Brasil a liderança das pesquisas sobre a levitação magnética aplicada à mobilidade urbana.

Fonte: http://odia.ig.com.br/noticia/rio-de-janeiro/2014-09-23/fundao-testara-trem-flutuante.html

Cientistas solidificam a luz (Observation of a Dissipation-Induced Classical to Quantum Transition)

Luz cristalizada: inicialmente os fótons fluem facilmente entre os dois qubits, produzindo as grandes ondas à esquerda. A seguir, a luz cristaliza, mantendo os fótons no lugar (direita). (Imagem: Universidade de Princeton)

Cristal de luz

Cientistas garantem ter solidificado a luz, cristalizando os fótons como se eles fossem os átomos na rede cristalina de um sólido. Não se trata de espalhar a luz através de cristal - a luz se transforma em um cristal, com os fótons ficando fixos no lugar. Os cientistas já haviam torcido e retorcido a luz, congelado a luz e até construído rodas fotônicas. Mas formar uma rede cristalina de luz é algo inédito.

“É algo que nunca vimos antes,” disse Andrew Houck, da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos. “Este é um novo comportamento para a luz.” Infelizmente, você não conseguirá pegar o cristal de luz na mão, uma vez que esse comportamento exótico cessa tão logo o feixe é desligado, mas os cientistas garantem que o experimento sem precedentes poderá responder a algumas perguntas fundamentais sobre a física da matéria. Essas perguntas têm sido feitas no esforço para desenvolver materiais com propriedades não encontradas na natureza, como supercondutores que funcionem a temperatura ambiente, e os tão sonhados computadores quânticos.

Onda, partícula, sólido

Para construir seu cristalizador de luz, James Raftery e seus colegas criaram uma estrutura feita de materiais supercondutores que contém 100 bilhões de átomos projetados para agir como uma entidade única - um átomo artificial. O aparato é baseado no processador quântico que a equipe vem desenvolvendo desde 2007, no qual átomos artificiais funcionam como qubits. Pelas regras da mecânica quântica, os fótons em um fio supercondutor que passa ao lado do processador herdam algumas das propriedades do átomo artificial - em certo sentido criando uma conexão entre eles.

        Fótons normalmente não interagem uns com os outros, mas, neste sistema, os pesquisadores foram capazes de criar um novo comportamento no qual os fótons começam a interagir como partículas, e não apenas como ondas. “Essas interações geram então um comportamento coletivo da luz totalmente novo - parecido com as fases da matéria, como os líquidos e cristais estudados na física da matéria condensada,” explica Darius Sadri, membro da equipe.

        Controlando o funcionamento do átomo artificial no interior do chip e a energia fluindo pelo supercondutor, os pesquisadores podem fazer com que a luz fique “espirrando” de um lado para o outro, como se fosse um líquido, ou simplesmente congele, criando um “cristal de luz”. Ou seja, além de se comportar como onda e como partícula, agora a luz se manifestou como matéria sólida como esta é vista pelas leis da mecânica clássica, criando uma forma simples e direta de interagir e, eventualmente, interferir com a matéria na fronteira quântico-clássica.

Detalhe do processador fotônico onde o experimento foi realizado. [Imagem: James Raftery et al. - 10.1103/PhysRevX.4.031043]

Construindo a matéria

Como o átomo artificial é um qubit por definição, a equipe está entusiasmada com a possibilidade de usar esse novo comportamento da luz para criar novas formas de computação ainda mais eficientes e rápidas do que as que vinham sendo consideradas pela computação quântica. O protótipo usado no experimento é relativamente pequeno, com apenas dois átomos artificiais emparelhados com um fio supercondutor. Mas a equipe afirma que, construindo um dispositivo maior, e aumentando o número de interações dos fótons, será possível aumentar sua capacidade e simular sistemas mais complexos. Isto tem a ver com os simuladores quânticos, circuitos capazes de simular de uma única molécula até um material sólido completo a partir dos primeiros princípios quânticos das suas partículas constituintes. É como aprender a construir a matéria de baixo para cima.

No futuro, a equipe pretende construir dispositivos com centenas de átomos artificiais, com os quais eles esperam observar fases ainda mais exóticas da luz, tais como superfluidos e isolantes. “Estamos interessados em explorar - e, finalmente, controlar e dirigir - o fluxo de energia em nível atômico”, disse outro membro da equipe, Hakan Tureci. “O objetivo é entender melhor os materiais e os processos atuais e avaliar materiais que ainda não podemos criar.”

Bibliografia:

Observation of a Dissipation-Induced Classical to Quantum Transition. James Raftery, Darius Sadri, Sebastian Schmidt, Hakan E. Tureci, Andrew A. Houck. Physical Review X, Vol.:4, 031043. DOI: 10.1103/PhysRevX.4.031043.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=cientistas-solidificam-luz&id=010160140912

Coreanos aprimoram propriedades de fios supercondutores usando nanotubos de carbono (Korean Research Team Develops Next-gen Superconducting Wire Using Carbon Nanotubes)

Uma típica máquina RMN Philips. (Photo de Jan Ainali via Wikimedia Commons)

Foi desenvolvido na Coreia um novo processo para melhorar radicalmente as propriedades elétricas, térmicas e mecânicas de fios supercondutores de diboreto de magnésio (MgB₂) pela adição de nanotubos de carbono. Fios supercondutores são essenciais em dispositivos de diagnóstico médico como a ressonância magnética nuclear (RMN).

Os fios supercondutores de última geração baseados no MgB₂ são aplicáveis aos dispositivos supercondutores incluindo RMNs, e são eficientes para maximizar a economia energética. Nos dias atuais, o hélio líquido é empregado como refrigerante em dispositivos supercondutores, porém é muito volátil. Assim, as empresas líderes na produção de equipamentos para diagnóstico médico têm considerado usar fios supercondutores de MgB₂ na fabricação dos dispositivos.

“Significa muito encontrar a possibilidade de desenvolver fios supercondutores de MgB₂ com melhor desempenho elétrico, mecânico e térmico através do simples processo de adição de nanotubos de carbono. Com a pesquisa em andamento, esperamos descobrir como aplicar esse material em um fio supercondutor para campos 1.5 T (nível da ressonância magnética), que é operado a menos de 15 K de temperatura através de um sistema de refrigeração sem um refrigerante líquido”, diz Dr. Choi Sae-yong.

A pesquisa foi publicada no periódico Scripta Materialia online. Clique aqui para acessar a página do artigo!

Fonte: http://www.businesskorea.co.kr/article/5870/core-material-mris-korean-research-team-develops-next-gen-superconducting-wire-using

O gato de Schrodinger no estado supercondutor (trajectory of superconducting circuit, illuminate Schrodinger’s cat principle)

      Equipe confirmou teoria sobre a trajetória mais provável de circuito supercondutor que permite compreender como sistemas quânticos mudam até que atinjam uma condição permanente. A descoberta dos pesquisadores representam um avanço significativo para o mundo da física quântica.

      O princípio da superposição em física quântica é conhecido como o gato de Schrödinger. O experimento idealizado por Erwin Schrodinger, propõe que se um gato é colocado em uma caixa com três objetos - um contador Geiger, uma substância radioativa e veneno que matará o gato se o contador Geiger detectar decaimento radioativo - o gato existe como vivo e morto até que a caixa seja aberta, quando ele instantaneamente se torna vivo ou morto.

      O estudo, no entanto, demonstra que o processo não é imediato. Em vez disso, a metáfora do gato segue uma trajetória contínua a partir do seu estado inicial até que a tampa seja aberta e o seu estado seja revelado - embora, neste caso, o gato seja um circuito supercondutor muito frio feito de alumínio. Ao investigar o sistema, os pesquisadores podem determinar onde no espectro o gato encontra-se entre vivo ou morto, mesmo sem abrir a caixa.

      “A ideia que tem intrigado as pessoas por um longo tempo com este postulado é, como é que, instantaneamente, você olha para algo e de repente 'poof', é vivo ou morto?”, Disse Irfan Siddiqi, professor de física, coautor do artigo. “Não é instantânea. Há informações que fluem para fora do sistema”.

      No estudo, os pesquisadores usaram um circuito que só pode ocupar dois estados, fundamental e excitado. Pelo princípio da superposição, o circuito - um tipo de qubit, ou unidade de informação quântica - existe, em parte, em qualquer combinação desses dois estados. O q-bit é colocado numa cavidade e trazido até uma temperatura de 20 millikelvin, perto de zero absoluto, para reduzir a sua resistência. Na cavidade, é sondado por micro-ondas que afetam muito fracamente o circuito - o equivalente apenas a abrir a tampa da caixa. O recipiente do circuito, feito de alumínio, responde a uma certa frequência que é dependente da combinação particular dos estados fundamental e excitado que o circuito ocupa. Os pesquisadores então amplificam o sinal para medir essa combinação.

      Siddiqi disse que o processo de sondagem do próprio qubit é o que estimula a trajetória. “É o ato da medição que está dirigindo o sistema. Se o gato estava morto e vivo, ele deve permanecer desse modo”, disse ele. “A única razão que deixa esse estado é porque você está perturbando-o, medindo esse estado.”

      Os resultados do estudo oferecem novas habilidades para controlar sistemas quânticos, que por sua vez sustentam a promessa de uma nova revolução tecnológica, disse Alexander Lvovsky, professor de física da Universidade de Calgary. Siddiqi disse que as descobertas podem ser aplicadas em computadores quânticos, que têm o potencial de serem mais poderosos que os computadores atuais.

Fonte: http://www.dailycal.org/2014/07/31/researchers-map-likely-trajectory-superconducting-circuit-illuminate-schrodingers-cat-principle/

Maior densidade de corrente elétrica da história é obtida com supercondutores (super-strong superconducting magnet achieves world record current)

Um corte transversal da amostra do condutor. Imagem: National Institutes of Natural Sciences

        O National Institute for Fusion Science (NIFS) no Japão obteve uma corrente superior a 100.000 ampere, um recorde mundial. O NIFS está desenvolvendo uma bobina supercondutora de alta temperatura que é apropriada para o ímã do reator de fusão. A grande façanha do NIFS foi a abordagem na produção de fitas supercondutoras empilhadas formando um condutor de resistência mecânica excepcional. Como resultado do teste no protótipo, à temperatura de 20K (-253 ºC), a corrente elétrica obtida foi superior a 100.000 A, com densidade de corrente maior que 40 A/mm².

Escala relativa do protótipo. Imagem: National Institutes of Natural Sciences

        Este valor é útil para uso prático em reatores de fusão nuclear que exigem fortes campos magnéticos. No teste do NIFS, 54 fitas supercondutoras de alta temperatura foram utilizadas para produzir o ímã. Cada fita é de 10 mm de largura por 0,2 mm de espessura, e a corrente elétrica flui apenas através desta área. Juntamente com o substrato excepcionalmente forte e flexível, esta área condutora foi rodeada por um invólucro de cobre e um revestimento de aço inoxidável. A corrente foi induzida por indução magnética.

       O método revolucionário de fabricação das fitas supercondutoras tem recebido muita atenção. Além disso, a grande capacidade de corrente do aparato possui também impacto no desenvolvimento de magnetos supercondutores de alta temperatura usados em instrumentos médicos e outros dispositivos elétricos.

Fonte: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=6675763

Teletransporte entre qubits supercondutores (opto-magneto-mechanical quantum interface between distant superconducting qubits)

         Pesquisadores desenvolveram uma forma de chips supercondutores comunicarem uns com os outros a longas distâncias através de uma fibra óptica, permitindo que o entrelaçamento quântico ou teletransporte (passos fundamentais para a construção de uma internet quântica) Idealizado pelo Dr. Keyu Xia e Jason Twamley do Centro de Excelência da Universidade de Macquarie, e o Dr. Michael Vanner na Universidade de Queensland. Sua ideia fez uso dos minúsculos campos magnéticos gerados pelos chips quânticos para alterar as propriedades de uma cavidade óptica, por meio de um material ‘magnetoestritivo’. Um material que é ‘magnetoestritivo’ expande fisicamente na presença de um campo magnético. A equipe foi capaz de mostrar como os campos magnéticos de chips quânticos podem se comunicar através da cavidade óptica e da fibra óptica conectada através de um chip supercondutor. 

“A criptografia quântica, transferência de informações protegidas através das leis da mecânica quântica, é uma aplicação da ciência e da tecnologia quântica que já tem aplicações comerciais”, disse o Professor Twamley. “Esta e outras aplicações como computação quântica, teletransporte quântico e detecção quântica, irão beneficiar muito com a habilidade de conectar dispositivos quânticos a longas distâncias. Chips quânticos supercondutores são uma das áreas mais promissoras para formar o hardware de computadores quânticos no futuro, e nossa interface óptica/supercondutora vai ajudar a conectar esses chips a grandes distâncias. Nossa abordagem híbrido-quântica permite tirar proveito de ambos, o poder da computação quântica com circuitos supercondutores de baixa perda e a alta velocidade das comunicações ópticas”, disse o Dr. Vanner. “É uma direção muito emocionante, tecnologia quântica certamente tem um futuro brilhante”, disse Xia.

Fonte1: http://phys.org/news/2014-07-remote-quantum-applications-teleportation-enabled.html

Fonte2: http://www.nature.com/srep/2014/140704/srep05571/full/srep05571.html

Geladeira supercondutora esfria metais a mK (superconducting cascade electron refrigerator)

O refrigerador de elétrons supercondutor, com uma configuração S2|S1|N|S1|S2, pode esfriar um metal de 0,5 K a 100 mK em um processo de duas fases em cascata. Crédito: M. Camarasa-Gómez et al. © 2014 AIP Publishing LLC

Resfriar objetos microscópicos a temperaturas próximas do zero absoluto requer tecnologias de refrigeração não convencionais. Um método de resfriamento em microescala é a refrigeração supercondutora, na qual as quase-partículas (excitações coletivas) quentes de metais não-supercondutores são transportadas para os supercondutores. Essa técnica pode esfriar objetos microscópicos bem abaixo de 1 K. Em um novo estudo publicado na Applied Physics Letters, uma equipe de pesquisadores, M. Camarasa-Gómez et al., da Itália e da França, propôs um novo design para um refrigerador supercondutor em que o resfriamento é realizado em uma cascata de passos. Devido a esta operação de múltiplos estágios, o refrigerador pode esfriar um metal normal de 0,5 K a 100 mK com melhor desempenho em comparação com técnicas similares.

‘Geladeiras’ supercondutoras são compostas de supercondutores (S), metais normais (N) e barreiras de tunelamento (|) que muitas vezes são dispostos em uma configuração simétrica; por exemplo, S|N|S. Quando uma tensão é aplicada aos supercondutores, quase-partículas quentes no metal normal tunelam através das barreiras | para os supercondutores, arrefecendo o metal. O projeto proposto consiste na configuração S|N|S com um contato túnel supercondutor adicional em cada extremidade: S2|S1|N|S1|S2. Uma voltagem é aplicada aos supercondutores S2, levando a primeira quase-partícula quente do metal normal para os supercondutores S1, e, em seguida, para os supercondutores S2. Cada evento de encapsulamento remove o calor, resultando em uma corrente de calor que flui a partir do interior para o exterior.

“Uma geometria cascata permite arrefecer uma primeira fase supercondutora, que é utilizado como um banho térmico local em uma segunda etapa,” explicam os pesquisadores.

Este método de arrefecimento em cascata exige que os componentes tenham certas propriedades, em particular as resistências, a fim de operar corretamente. Os investigadores esperam que estes requisitos sejam facilmente implementados em um dispositivo prático utilizando uma combinação de vanádio, alumínio e cobre. A cascata de elétrons supercondutores poderia ser usada para o resfriamento de ambos os objetos macroscópicos e microscópicos, incluindo sensores ultrafrios para instrumentos astronômicos. 

Fonte 1: http://phys.org/news/2014-06-superconducting-refrigerator-cools-tunneling-cascade.html

Fonte 2: http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/104/19/10.1063/1.4876478

M. Camarasa-Gómez, etal. “Superconducting cascade electron refrigerator.” Applied Physics Letters 104, 192601 (2014). DOI: 10.1063/1.4876478

Reator de fusão nuclear começará a ser montado (nuclear fusion reactor will begin to be assembled)

Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-comecara-montado&id=010115130826&ebol=sim

Com informações da BBC - 26/08/2013

Reator de fusão nuclear começará a ser montado

Aqui serão montados os ímãs em forma de anel, capazes de conter a energia sem que o plasma toque nas paredes metálicas do reator. [Imagem: ITER]

Fusão nuclear

O maior projeto para o desenvolvimento de uma fonte de energia por meio da fusão nuclear começará a ser montado para valer. Terminadas as estruturas civis básicas, começaram a chegar os primeiros dos cerca de um milhão de componentes necessários para a construção do reator experimental.

       Há vários projetos tentando dominar a energia das estrelas, mas o ITER (Reator Internacional TermonuclearExperimental) é o maior deles. Após os problemas iniciais de projeto e dificuldades em coordenar um projeto internacional sem similares, agora há menos desconfiança quanto ao cumprimento do cronograma, que está dois anos atrasado.

       Desde os anos 1950, a fusão nuclear oferece o sonho da energia praticamente inesgotável. O objetivo é recriar o processo que gera a energia do Sol, usando como combustível duas formas de hidrogênio, os isótopos deutério e trício, ou trítio.

Magnetos do campo poloidal do ITER. [Imagem: ITER]

Tokamak

O interesse no desenvolvimento desse tipo de processo se explica pelo uso de um combustível barato (os isótopos), pelo pouco resíduo radioativo que produz e pela não emissão de gases do efeito estufa. Mas os desafios técnicos, tanto de lidar com um processo tão extremo quanto de projetar formas de extrair energia dele, sempre foram imensos.

De tão difícil de ser recriada artificialmente, críticos da ideia afirmam que a fusão nuclear "estará sempre 30 anos no futuro".

       O reator do ITER pretende colocar isso à prova. De um tipo conhecido como "tokamak", o reator é baseado no JET, um projeto-piloto europeu, e prevê a criação de um plasma superaquecido, com temperaturas de até 200 milhões de graus Celsius, calor suficiente para forçar os átomos de deutério e trítio a se fundir e liberar energia. O processo deverá ocorrer dentro de um enorme campo magnético em formato de anel - a única forma como um calor tão extremo ser contido.

       O JET conseguiu realizar reações de fusão em pulsos muito curtos, mas o processo exigiu mais energia do que foi capaz de produzir. No ITER, o reator está em uma escala muito maior e foi projetado para gerar dez vezes mais energia (500 MW) do que consumirá.

Cerca de 420 toneladas de fios supercondutores de nióbio-titânio já foram fabricados - mais de 90% do total necessário. [Imagem: ITER]

Reatores do futuro

O orçamento total do projeto é incerto e tem variado, para cima, ao longo dos anos - hoje as estimavas estão em €15 bilhões (cerca de R$ 45 bilhões). Ainda que haja um cronograma bem definido para a entrega das peças mais importantes - algumas chegam a pesar 600 toneladas - a divisão de sua fabricação entre os países membros provavelmente será motivo de novos atrasos.

       Os planos atuais preveem os primeiros testes da fusão nuclear em 2020. Partindo do pressuposto de que o ITER consiga realizar uma fusão que gere mais energia do que consome, o passo seguinte será a construção de um projeto de demonstração da nova tecnologia - o nome do ITER é "reator experimental".

       Depois que o protótipo funcionar, então poderão ser feitas as especificações para a construção dos primeiros reatores de fusão nuclear comerciais - ou seja, a crítica dos críticos, de que a fusão nuclear está sempre 30 anos no futuro, parece bastante otimista. A não ser que outros projetos em andamento tenham melhor sorte.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=reator-fusao-nuclear-comecara-montado&id=010115130826&ebol=sim