Supercondutividade: um fenômeno quântico macroscópico

 

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

  

Os mistérios da supercondutividade

Por Tárcio Fabrício e Ana Beatriz Tuma

Passados cem anos de sua descoberta, fenômeno continua a intrigar os cientistas, prometendo avanços tecnológicos revolucionários

 

Levitação: um dos incríveis fenômenos possibilitados pelos supercondutores.

Em 1911, o holandês Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) descobriu um fenômeno que mudaria o entendimento sobre a resistência elétrica dos materiais. A partir daquele momento, foi possível sonhar com a condução de grandes quantidades de energia sem nenhum tipo de perda. Tinha início a história da supercondutividade. Mas, afinal, por que o fenômeno da supercondutividade chama tanta atenção dos cientistas? Para onde a sua total compreensão e domínio podem nos levar?

       Antes de mergulharmos nas aplicações tecnológicas e nas pesquisas atuais relacionadas à supercondutividade, é necessário compreender como se dá tal fenômeno. Todo e qualquer material apresenta a chamada resistência elétrica. Nos condutores, quando uma corrente elétrica é adicionada, um grande número de elétrons livres começa a se deslocar de maneira desordenada, colidindo entre si e com obstáculos criados pelo próprio material condutor. Assim, boa parte dessa corrente é transformada em calor e dissipada, representando perda de energia, no chamado efeito Joule.

       Já nos supercondutores, a possibilidade de condução de energia sem perdas está relacionada à temperatura do material. Edson Vernek, do Instituto de Física da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), conta que mesmo antes da revolucionária descoberta de Onnes já eram conhecidas algumas dessas relações entre temperatura e condutividade elétrica. “Já se sabia que um pedaço de metal, quando está em temperatura alta, possui alta resistividade, isto é, apresenta dificuldade de passar corrente elétrica”, explica.

       Em seus experimentos, Onnes resfriou uma amostra de mercúrio utilizando hélio liquefeito e testou seu comportamento elétrico. Quando o material alcançou a temperatura de 4,2 K (-268,95 ºC), a resistência desapareceu. “Esta foi a grande surpresa, o começo da supercondutividade”, afirma Fabrício Macedo de Souza, também da UFU. “É o que chamamos de temperatura crítica”, explica Vitorvani Soares, do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). “Quando o material é resfriado a temperaturas abaixo desse limiar é que se estabelece o fenômeno da supercondutividade”, completa.

       Entretanto, ainda faltava uma explicação para o fenômeno recém-descoberto por Onnes. Muitos cientistas buscaram essa explicação, como os irmãos alemães Fritz (1900-1954) e Heinz (1907-1970) London – com o chamado modelo de dois fluidos – e os russos Vitaly Ginzburg (1916-2009) e Lev Landau (1908-1968) – com a teoria denominada Ginzburg-Landau. Contudo, o entendimento mais preciso do fenômeno demorou 46 anos para acontecer, a partir dos estudos realizados por John Bardeen (1908-1991), Leon Cooper (1930) e John Robert Schrieffer (1931). A Teoria BCS, como ficou conhecida, explicou o fenômeno a partir da compreensão de como se formam os chamados “pares de Cooper”.

Pares de Cooper

Os pares de Cooper são pares de elétrons que começam a se formar quando os supercondutores são resfriados abaixo da sua temperatura crítica. “Assim, em pares, eles conseguem fluir mais livremente pelo material, sem que percam energia”, conta Evandro Vidor de Mello, do Instituto de Física da Universidade Federal Fluminense (UFF). Isto porque os pares de Cooper apresentam um comportamento diferente dos elétrons isolados, atuam como partículas de spin inteiro, o que permite que sejam condensados em um mesmo nível de energia.

Modelo das bolas de boliche (fonte: Branício, P. S., 2001.

Com isso, um dos elétrons, em sua passagem pela chamada rede cristalina, cria uma deformação, atraindo para perto de si o outro componente do par. Para compreender esse fenômeno, podemos pensar nesses elétrons como bolas de boliche em um colchão de água: Quando uma das bolas é empurrada para o centro do colchão, a deformação causada na superfície faz com que a segunda bola “role” para junto da primeira.

       Vernek, da UFU, esclarece que os elétrons pareados não estão necessariamente juntos, podendo estar distantes no sistema. “É como em um salão de danças, onde tem muita gente e os casais dançam. Um dos membros do casal pode estar de um lado e, o outro, em um ponto distinto do salão, e eles estão dançando juntos, pois sabem que são os pares.” (Veja aqui o vídeo “A dança da supercondutividade”.)

Caça aos supercondutores

De acordo com a Teoria BCS, que rendeu um prêmio Nobel para seus idealizadores, o fenômeno da supercondutividade seria improvável em materiais com temperaturas acima de 30 K (-243,2 ºC). Porém, em 1986, outra descoberta revolucionária tomou forma com Johannes Bednorz e Karl Müller, que descobriram um supercondutor cerâmico com temperatura crítica de 35 K (-238,2 ºC). A descoberta rendeu aos dois pesquisadores o Prêmio Nobel de Física em 1987, considerado o mais rápido da história.

       Os supercondutores cerâmicos abriram novas perspectivas de pesquisa e permitiram logo em seguida que Paul Chu e sua equipe descobrissem um óxido de ítrio-bário-cobre (YBa₂Cu₃O₇) com temperatura crítica de 92 K (-181,2 ºC). Tal feito revolucionou as possibilidades de aplicação dos supercondutores, uma vez que é possível utilizar nitrogênio líquido – com temperatura de ebulição de 77 K – no resfriamento do material, em vez do hélio líquido, que é muito mais caro. Estava aberta a temporada de caça a novos materiais supercondutores em temperaturas mais elevadas.

       Se por um lado essas descobertas ampliaram a possibilidade de utilização desses materiais, por outro elas criaram novas perguntas para os cientistas, uma vez que a Teoria BCS explica o fenômeno em alguns materiais, mas não pode ser aplicada a outros. Justamente por isso, de acordo com Souza, da UFU, a supercondutividade ainda é uma área em aberto. “Não temos uma teoria que explique o comportamento dos supercondutores cerâmicos, de alta temperatura. Com certeza, o físico que conseguir explicar, também ganhará o Nobel”, conclui.

Peculiaridades

Vitorvani Soares, da UFRJ, revela que o fenômeno da supercondutividade ainda guarda outra característica muito particular: quando um campo magnético é aplicado a um material que encontra-se na fase supercondutora, gera um campo contrário e igual ao aplicado, fazendo com que o campo magnético de seu interior fique nulo. Essa descoberta coube a Walter Meissner (1882-1974) e Robert Ochsenfeld (1901-1993) que, em 1933, observaram que os supercondutores, quando colocados imersos em um campo magnético externo e resfriados abaixo de sua temperatura crítica, são capazes de expelir o campo magnético aplicado, no que ficou conhecido como “Efeito Meissner”. “É exatamente essa propriedade que possibilita a levitação desses materiais”, revela Mello, da UFF.

Transporte mais eficiente: Os MagLevs utilizam supercondutores para levitar, diminuir o atrito e, assim, alcançar altas velocidades.

A presença de um ímã próximo ao material supercondutor induz a formação de correntes na superfície desse material. Essas correntes geram seu próprio campo magnético, fazendo com que o campo do interior do material, quando somado ao campo externo, seja igual a zero. Assim, o campo do ímã é repelido pelo campo gerado na superfície do supercondutor, como se este último atuasse como um espelho refletindo o campo magnético do imã. De acordo com Mello, é esse o efeito que possibilita a criação dos trens do tipo MagLev.

       “Nos MagLevs, você precisa de campos magnéticos intensos. Na base do trilho, você usa bobinas supercondutoras para gerar campos magnéticos intensos. Onde o trem levita, não tem atrito e, sem o atrito, não há perda de energia e o trem pode adquirir altas velocidades”, afirma Souza.

       As características magnéticas dos materiais supercondutores também são distintas de acordo com o seu tipo. Enquanto nos supercondutores do tipo I o efeito Meissner é total, nos do tipo II existe a penetração parcial do campo magnético para dentro do material.

       Outra característica curiosa nessa relação entre supercondutividade e magnetismo é o fato de que quando os materiais supercondutores são expostos a campos magnéticos acima de determinado valor, o chamado campo magnético crítico, eles voltam a ser condutores normais. E, no caso dos supercondutores do tipo II, que apresentam temperaturas críticas mais elevadas, a transição para o estado supercondutor acontece de forma gradual e eles não apresentam o chamado efeito Meissner de forma ideal como os materiais do tipo I.

Tipos de Supercondutores

Fonte: http://www.clickciencia.ufscar.br/portal/edicao26/materia1_detalhe.php

Matéria de Vórtices em Supercondutores

Excelente seminário do professor Clécio Clemente do Departamento de Física da UFPE. São apresentados conceitos básicos da supercondutividade, da dinâmica de vórtices e resultados de pesquisa desenvolvida sobre a matéria de vórtices.

        Para mais informações sobre o professor Clécio Clemente, acesse: http://www.ufpe.br/df/index.php?option=com_content&view=article&id=295%3Aclecio-clemente-de-souza-silva&catid=31&Itemid=220

Fonte: http://www.ustream.tv/recorded/52326190

Aspersão de spin em um supercondutor (sprinkling spin physics onto a superconductor)

Interações antiferromagnéticas spin-spin são mediadas e ampliadas pelos elétrons em um supercondutor. (Ilustração: S. Kelley/E.Edwards)

        Pesquisadores do Joint Quantum Institute (JQI) em colaboração com físicos de Harvard e Yale, vem estudando os efeitos da incorporação de spins na superfície de um supercondutor. Em um trabalho publicado recentemente no Physical Review Letters (“Enhanced Antiferromagnetic Exchange between Magnetic Impurities in a Superconducting Host”), eles demonstraram que os spins podem interagir de forma diferente do que se pensava. Esta plataforma híbrida poderia ser útil para simulações quânticas de complexos sistemas de spin, tendo a particularidade de que as interações podem ser controladas, algo bastante incomum para a maioria dos sistemas da matéria condensada.

O sistema quântico clássico conhecido como spin pode ser realizado em diferentes plataformas físicas. Devido aos avanços na fabricação e criação de imagens, impurezas magnéticas embutidas em um substrato surgiram como uma perspectiva interessante para o estudo da física de spin. O 'spin' está relacionado ao momento angular intrínseco de uma partícula. O interessante é que, embora o conceito seja abstrato, inúmeros efeitos na natureza, tais como magnetismo, são mapeados em modelos matemáticos de spin.

Um único spin é útil, mas a maioria das aplicações práticas e estudos de fenômenos complexos exigem controle de muitos spins interagentes. Por si só, os spins irão interagir uns com os outros, com a força da interação desaparecendo quando eles são separados. Nos experimentos, os físicos, muitas vezes utilizam técnicas como lasers e / ou campos magnéticos, para controlar e modificar a interação entre os spins. Embora possível em sistemas atômicos, controlar interações entre spins não tem sido fácil ou mesmo possível na maioria dos sistemas do estado sólido.

      Em princípio, a melhor forma de melhorar a comunicação entre os spins nos materiais é usar como intermediários os elétrons livres. Elétrons livres são fáceis de encontrar em condutores, mas do ponto de vista da física quântica, estes materiais são ‘sujos’ e ‘barulhentos’. Aqui, elétrons fluem em volta sendo espalhados por incontáveis átomos criando rupturas e mascarando os efeitos quânticos. Uma maneira de contornar este obstáculo é colocar os spins em um substrato supercondutor, que é um ambiente quântico tranquilo, intocado.

Por que os supercondutores são anfitriões limpos para spins? Considere a estrutura de banda destes sistemas. A estrutura de banda descreve o comportamento dos elétrons em sólidos. Dentro de átomos isolados, os elétrons ocupam níveis discretos de energias, separados por regiões proibidas. Num sólido, os átomos estão dispostos num padrão de repetição em que devido à proximidade, seus elétrons são efetivamente compartilhados. O diagrama de níveis de energia em um sólido consiste não em níveis discretos, mas bandas que representam quase um contínuo de valores de energia. Em um sólido, elétrons normalmente ocupam os níveis mais baixos de energia.

Em condutores, o próximo nível de energia acima do mais alto preenchido, é próximo o suficiente para permitir transições, facilitando o fluxo de elétrons na forma de corrente. Nesse esquema de nível de energia, onde se encaixam os supercondutores? Nos supercondutores, o aparecimento da resistividade zero é uma transição de fase. Quando alguns materiais são resfriados, os elétrons começam a interagir, mesmo em grandes distâncias, através de vibrações no cristal chamadas fônons. Isso é chamado de “par de Cooper.” Os pares, apesar de relativamente fracos, exigem certa quantidade de energia para quebrar, que se traduz em um gap na estrutura de banda formada entre o estado supercondutor de menor energia e o superior de maior energia (não supercondutor). Em certo sentido, o estado supercondutor é um ambiente quântico isolado do barulho do estado de condução normal.

        Nesta pesquisa, os cientistas consideram o que acontece com as interações spin-spin quando os spins são incorporados em um supercondutor. Geralmente, quando os spins são separados por uma quantidade maior do que o chamado comprimento de coerência, eles interagem fracamente antiferromagneticamente (orientação de spin alternada). Acontece que quando os spins estão mais próximos, suas interações são mais complexas do que se pensava, e tem o potencial de ser ajustável. A equipe de pesquisa corrige a teoria existente que diz que as interações spin-spin oscilam entre ferromagnéticas (todos os spins com a mesma orientação) e antiferromagnéticas. Este tipo de interação é válida para condutores comuns, mas não quando o substrato é um supercondutor.

O que está acontecendo é que, semelhante aos semicondutores, as impurezas magnéticas de spin afetam a estrutura de banda. Os spins induzem o que é chamado estado Shiba, os quais permitem níveis de energia dentro do gap supercondutor. Isto significa que existe uma forma de quebrar pares de elétrons supercondutores fazendo-os ocupar níveis mais elevados, estados de energia não supercondutores.

Para este trabalho, o ponto chave é que quando dois spins muito próximos são anti-alinhados, seus estados de Shiba se misturam para reforçar a interação antiferromagnética. Uma característica interessante deste resultado é que a quantidade de mistura, a força efetiva da interação, pode ser ajustada mudando a energia relativa dos estados de Shiba em torno da região do gap. A equipe descobriu que, quando os estados de Shiba estão no meio do gap supercondutor, a interação antiferromagnética entre spins domina.

Autor e teórico Jay Sau explica a promessa desta plataforma: “O que este sistema spin-supercondutor fornece é a capacidade de conectar vários sistemas quânticos juntos em uma interação definitiva. Aqui você pode, potencialmente, colocar um monte de átomos de impureza em uma pequena região do supercondutor e todos eles vão interagir antiferromagneticamente. Esta é a situação ideal para a formação de estados de spin exóticos.”

       Matrizes de spins com interações controláveis ​​são difíceis de obter em laboratório e, quando combinada com a capacidade de gerar imagens individuais de impurezas de spin via microscopia de varredura por tunelamento (STM), esta plataforma híbrida pode abrir novas possibilidades para o estudo de fenômenos quânticos interagentes complexos.

      Da perspectiva de Sal: “Estamos na fase em que nossa compreensão dos eventos quânticas de muitos corpos é tão ruim que não queremos simular um material específico. Se nós apenas começamos a gerar exemplos mais complicados de sistemas quânticos que não entendemos, então já fizemos progresso.”

Fonte1: http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=37158.php

Fonte2: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.087202

Os desafios da supercondutividade (challenges of superconductivity)

         Mesmo depois de 1 século de sua descoberta (Onnes), a supercondutividade ainda possui alguns desafios que parecem estar muito longe de serem superados. Dois em particular são notavelmente destacados: o desenvolvimento de uma teoria ab initio que explique a supercondutividade em qualquer intervalo de temperatura e a obtenção de um material que seja supercondutor em temperatura ambiente ou maior que a ambiente. Outros desafios como a obtenção de fios com materiais cerâmicos, também estão longe da superação (Larbalestier).

         Inquestionavelmente, a teoria ab initio mais bem sucedida na descrição da supercondutividade é a teoria BCS (BCS), que explica as propriedades dos supercondutores tipo I (supercondutores convencionais). Nesta teoria, a interação elétron-fônon é o mecanismo responsável pela supercondutividade. A teoria BCS deu origem a importantes conceitos até hoje empregados, como o par de Cooper e o gap de energia. A descoberta dos high-T_C causou certo abalo à teoria BCS, pois com base em seus pressupostos havia um consenso de que o limite máximo da temperatura crítica seria em torno de 30K (McMillan). As cerâmicas à base de Cu e O mantém um recorde da T_C muito acima deste valor (http://www.superconductors.org/News.htm)!

         Em função disso, diversos modelos teóricos foram e continuam sendo desenvolvidos na tentativa de explicar a supercondutividade de uma maneira completa. Abaixo segue uma pequena lista destes artifícios:

         Esse é um exemplo do quanto esse campo de pesquisa é desafiador! Embora não mencionada acima, outra teoria que teve e ainda possui grande utilidade no estudo da supercondutividade é conhecida como as equações de Ginzburg-Landau (Ginzburg). Esta deu origem a uma importante grandeza conhecida como comprimento de coerência, uma medida da variação do parâmetro de ordem.

         Além do campo teórico, embora haja uma vasta gama de materiais supercondutores, o desafio de alcançar uma temperatura crítica equivalente a ambiente exigirá informações que aparentemente ainda não se possui. Não é sabido se há ou não um limite físico para a T_C. Apesar disso, nada impede os materiais supercondutores de serem usados em várias aplicações úteis. Veja uma lista de aplicações aqui: Aplicações dos supercondutores.

      Para uma revisão um pouco mais detalhada, veja: Supercondutividade: um século de desafios e superação.

Supercondutividade é ligada e desligada com magnetismo (magnetic domains reveals spatially inhomogeneous superconductivity)

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/02/2014


Fonte:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=supercondutividade-ligada-desligada-magnetismo&id=010115140218&ebol=sim#.UwkPj86aegZ 

Dependendo da orientação do campo magnético (H), a onda de densidade de spins (setas vermelhas e cinzas) pode se mover em direções diferentes, modulando a supercondutividade. [Imagem: Simon Gerber/PaulScherrer Institute]

Chave magnética para a supercondutividade

A supercondutividade e os campos magnéticos normalmente são vistos como rivais - campos magnéticos muito fortes destroem o estado supercondutor. Isso pelo que se sabia até agora. Um novo estado supercondutor que acaba de ser descoberto na verdade só surge quando o material é submetido a um forte campo magnético externo. Desta forma, a supercondutividade do material pode ser controlada - ligada e desligada - alterando a direção do campo magnético.

O material - uma liga complexa de cério, cobalto e índio (CeCoIn₅) - é supercondutor a temperaturas muito baixas, mas tem sua supercondutividade destruída quando submetido a um campo magnético de 12 Tesla. O que se descobriu agora é que, antes que isso ocorra, surge um segundo estado supercondutor, o que significa que passam a coexistir dois estados supercondutores diferentes no mesmo material.

Simon Gerber e seus colegas do Instituto PaulScherrer, na Suíça, verificaram que o magnetismo faz emergir uma ordem antiferromagnética adicional, isto é, uma parte dos momentos magnéticos - pense neles como ímãs elementares - no material aponta num sentido, enquanto o restante aponta no sentido oposto. A interpretação mais provável para isso é que um novo estado quântico deve estar associado a esta ordem magnética.

“O comportamento observado no material é completamente inesperado e certamente não é um efeito puramente magnético,” explica o professor Michel Kenzelmann, líder da equipe. “Esta é uma clara indicação de que, neste material, o novo estado supercondutor ocorre junto com a onda de densidade de spin, o que também é esperado com base nos argumentos de simetria.”

Embora o novo estado ocorra em condições muito específicas e difíceis de obter, a possibilidade de controlar diretamente estados quânticos - sejam eles quais forem - pode ser importante no campo dos computadores quânticos.

“Ainda que esse material em particular provavelmente não será usado por causa das baixas temperaturas e fortes campos magnéticos necessários, nossos experimentos mostram com o que este tipo de controle pode se parecer,” disse Simon Gerber.

Bibliografia:

Switching of magnetic domains reveals spatially inhomogeneoussuperconductivity. Simon Gerber, Marek Bartkowiak, Jorge L. Gavilano, Eric Ressouche, Nikola Egetenmeyer, Christof Niedermayer, Andrea D. Bianchi, Roman Movshovich, Eric D. Bauer, Joe D. Thompson, Michel Kenzelmann. Nature Physics, Vol.: Published online DOI: 10.1038/nphys2833.

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=supercondutividade-ligada-desligada-magnetismo&id=010115140218&ebol=sim#.UwkPj86aegZ

Estaneno: primeiro supercondutor a temperatura ambiente? (first superconductor at room temperature?)

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2013

A adição de átomos de flúor (amarelo) a uma camada atômica de estanho - o estaneno - poderá resultar no primeiro supercondutor a temperatura ambiente. [Imagem: Yong Xu/Tsinghua University/Greg Stewart/SLAC]

Estaneno

Em tempos de materiais-maravilha à base de carbono, parecia que nada poderia superar os nanotubos - até surgir o grafeno. Mas agora cientistas estão pedindo que o grafeno dê um passinho à frente, cedendo espaço para o recém-chegado "estaneno".

         Estaneno é uma folha unidimensional - formada por apenas uma camada de átomos - do metal estanho, símbolo químico Sn. O estaneno promete ser nada menos do que o primeiro supercondutor à temperatura ambiente, transportando eletricidade com 100% de eficiência.

         É o que garantem Yong Xu e seus colegas das universidades Tsinghua (China) e Stanford (EUA):

“O estaneno poderá aumentar a velocidade e diminuir o gasto de energia das futuras gerações de chips de computador, caso nossas previsões sejam confirmadas por experimentos que estão em andamento em vários laboratórios ao redor do mundo,” disse o professor Shou-cheng Zhang, coordenador do estudo.

Isolantes topológicos

Os resultados são fruto do trabalho com os isolantes topológicos, uma classe de materiais muito promissores devido à sua característica de conduzir eletricidade apenas na sua superfície externa, mas não em seu interior.

Em 2011, outra equipe já havia apontado que um isolante topológico mais complexo poderia ser magnético e supercondutor.

         Isso porque, ao se destacar a camada externa desses materiais, eles devem conduzir eletricidade com 100% de eficiência, ou seja, são supercondutores.

“A magia dos isoladores topológicos é que, pela sua própria natureza, eles forçam os elétrons a mover-se em faixas definidas, sem qualquer limite de velocidade, como nas autobans alemãs,” explicou Zhang. “Enquanto eles estiverem na via rápida - as bordas ou as superfícies - os elétrons vão viajar sem resistência.”

Mas nenhum dos isolantes topológicos conhecidos até agora se tornaria um condutor perfeito de eletricidade à temperatura ambiente.

         O que os novos cálculos indicam é que isto pode ser possível com uma única camada de átomos de estanho - um estaneno.

Supercondutores no interior de chips resultarão em processadores que consomem menos energia e esquentam menos. [Imagem: Yong Xu et al./PRL]

Chips supercondutores

Os cálculos indicam que uma única camada de estanho seria um isolante topológico não apenas sob temperaturas agradáveis para o ser humano, mas também a temperatura mais altas.

         Por exemplo, com a adição de átomos de flúor ao estanho, sua gama de funcionamento se estenderia a pelo menos 100 graus Celsius.

         Segundo os pesquisadores, se os experimentos confirmarem seus cálculos teóricos, o estaneno deverá estrear na conexão interna dos chips, permitindo a troca de dados mais rápida e gastando muito menos energia - o que se traduziria em processadores que esquentam menos.

         É claro que, para isso, terão que ser vencidas as mesmas dificuldades de fabricação de um material 2D com que atualmente se deparam os pesquisadores que tentam trabalhar com o grafeno.

Bibliografia:

Large-Gap Quantum Spin Hall Insulators in Tin Films

Yong Xu, Binghai Yan, Hai-Jun Zhang, Jing Wang, Gang Xu, Peizhe Tang, Wenhui Duan, Shou-Cheng Zhang

Physical Review Letters

Vol.: 111, 136804

DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.136804

http://arxiv.org/abs/1306.3008

Fonte: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=estaneno&id=010165131125

Livros gratuitos (free books)

        Segue abaixo alguns links que disponibilizam livros para serem baixados gratuitamente. Os livros estão em inglês e este blog não possui direitos autorais de nenhum deles. Nos limitamos apenas a divulgar os links! Para acessá-los, basta clicar nas imagens ou nos títulos.

Room-Temperature Superconductivity

 

Superconductivity - Theory and Applications

 Applications of High-Tc Superconductivity

 

Superconductor

 

 

Superconductors - Materials, Properties and Applications

 

 

Superconductors - Properties, Technology, and Applications

 

 

A desconhecida contribuição de Linus Pauling (Linus Pauling contributions for superconductivity)

Apesar de pouco conhecido, Linus Carl Pauling publicou quatro trabalhos em supercondutividade e depositou duas patentes. Em cada um deles, Pauling utilizou sua teoria da ressonância não-sincronizada das ligações covalentes para descrever o estado supercondutor em termos do mecanismo da transferência de elétrons.

Linus Carl Pauling

(1901-1994)

Sua teoria RVB foi formulada em 1949 e seu primeiro artigo contemplando a supercondutividade foi publicado em 1968. Em comparação com outras teorias, os trabalhos de Pauling não alcançaram visibilidade equivalente. Dos quatro artigos publicados por ele, o que teve maior repercussão possui 88 citações e versa qualitativamente a respeito dos high-T_C. Nele, Pauling descreve a supercondutividade nos cupratos como o resultado de uma combinação apropriada de diversos fatores, tais como: valência, eletronegatividade, raio atômico, interação crista-calha, etc. Nos demais artigos, Pauling demonstra a ocorrência da ressonância não-sincronizada no estado supercondutor e sua contribuição para o mesmo. Em seu ponto de vista, tanto a condutividade quanto a supercondutividade podem ser explicadas dentro do arcabouço teórico da RVB.

Para saber mais a respeito de seus trabalhos em supercondutividade, veja os seguintes textos:

1991: The structure of K₃C₆₀ and the mechanism of superconductivity. Proceedings of the National Academy of Sciences 88, pp. 9208-9209. Fonte: http://www.pnas.org/content/88/20/9208.full.pdf

1989: The role of the metallic orbital and of crest and trough superconduction in high temperature superconductors, em: R. M. Metzger (Ed.), High Temperature Superconductivity: The First Two Years, Gordon and Breach Scientific Publishers, New York, pp.309–313. Fonte: http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=7051968

1987: Influence of valence, electronegativity, atomic radii, and crest-trough interaction with phonons on the high-temperature copper oxide superconductors. Physical Review Letters 59, nº 2, pp. 225-227. Fonte: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v59/i2/p225_1

1968: The ressonating-valence-bond theory of superconductivity: crest superconductors and trough superconductors. Proceedings of the National Academy of Sciences 60, pp. 59-65. Fonte: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC539129/

      1988: More Evidence about the Resonating-Covalent-Bond Theory of Electric Conduction and Superconduction (Fluxon Theory) and the Significance of Crest and Trough Superconductors and Hypoelectronic and Hyperelectronic Metals, February 28. (trabalho não publicado) Fonte: http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/catalogue/pauling03_111-120.html

Para saber mais sobre a teoria RVB originalmente formulada por Pauling, recomendamos o artigo abaixo:

Costa, M. B. S.; Barros, K. A., A Teoria da Ressonância Não-Sincronizada das Ligações Covalentes. Revista Virtual de Química 2012, 4 (2), 130-145. Fonte: http://www.uff.br/RVQ/index.php/rvq/article/view/242/235

      As duas patentes depositadas por Pauling (veja abaixo) se referem a uma proposta de promover um aumento na temperatura crítica dos materiais supercondutores. Ele depositou várias outras em campos de pesquisa distintos, só citamos aqui aquelas de interesse.

1991: Method of Drawing Dissolved Superconductor, Patent No. 5,158,588, filed May 31, 1991. Fonte: http://www.patentbuddy.com/Patent/5158588

1990: Technique for Increasing the Critical Temperature of Superconducting Materials, Serial No. 07/626,723, filed December 12. Fonte: http://patentscope.wipo.int/search/en/WO1989012030

      “Por sua pesquisa na natureza da ligação química e sua aplicação para a elucidação da estrutura de substâncias complexas”, Pauling recebeu o prêmio Nobel de química em 1954. Anos depois recebeu o da paz em 1962. Entrou para a história da ciência como um dos maiores pesquisadores de todos os tempos e um pacificador de destaque. Para saber mais sobre sua obra, recomendamos o formidável link:

http://osulibrary.oregonstate.edu/specialcollections/coll/pauling/index.html

      Por fim, é oportuno destacar que o professor da UFPE, Antonio Carlos Pavão, desenvolve trabalhos com a teoria RVB desde a década de 80 e é o principal ícone do Brasil na área. Os diversos artigos do professor Pavão versam sobre magnetismo, supercondutividade, carcinogênese química, catálise, condutividade elétrica, etc. Em todos eles, a teoria RVB é empregada de modo a interpretar o fenômeno sob a óptica da transferência de elétrons. Recomendamos ao leitor ver os artigos do professor Pavão para um aprofundamento no tema.

Prof. Antonio Carlos Pavão

Principal pesquisador brasileiro da teoria RVB