Aplicações da Supercondutividade - O skate voador da Lexus

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sexta-feira, 19 de abril de 2013

Homenagem do Espaço Ciência à Heike Kamerlingh Onnes (tribute to Onnes)



         Abaixo segue uma homenagem do Espaço Ciência a Heike Kamerlingh Onnes. A homenagem foi idealizada pelo professor Antonio Carlos Pavão, do Departamento de Química Fundamental da UFPE. As imagens abaixo mostram Onnes dentro de uma geladeira repousando num travesseiro com uma garrafa de hélio líquido em seu lado. O seu nome aparece em destaque no calção em estilo tropical.
         Essa imagem encontra-se disponível no Espaço Ciência em Pernambuco, no projeto denominado Casa Laboratório. Os créditos da caricatura seguem no final do post.



















Créditos
Concepção: Antonio Carlos Pavão
Desenho: Thiago Losant

quarta-feira, 27 de março de 2013

Artigos + Citados de Pesquisadores Brasileiros (papers most cited of brazilian researchers)




Abaixo segue uma lista dos artigos mais citados da literatura de pesquisadores nacionais que desenvolvem trabalhos com a supercondutividade. A pesquisa foi feita analisando o currículo Lattes de vários nomes de referência no Brasil. O currículo Lattes disponibiliza um recurso em que é possível ordenar os artigos publicados por número de citações em três bases distintas: Web of Science, Scopus e Scielo. A sequência de artigos mostrada abaixo e o número de citações de cada um deles foi obtido verificando prioritariamente os dados do Web of Science. Destacado(s) em vermelho está(ão) o(s) nome(s) do(s) pesquisador(es) brasileiro(s) de cada trabalho. Nos artigos em que só há autores nacionais, todos os nomes aparecem em preto.
O número de citações que é mostrado na lista contém dados das bases Web of Science e Scielo, respectivamente. É preciso levar em conta que a pesquisa foi feita no dia 27/03/2013, logo, estes dados precisam ser atualizados constantemente. Portanto, os índices abaixo não são definitivos. Há também uma dependência direta com a atualização feita pelos próprios pesquisadores brasileiros em seus respectivos currículos Lattes. Mesmo assim, os dados servem como referência de um modo geral.



1º) CAMPBELL, L. J.; DORIA, M. M.; KOGAN, V. G. Vortex Lattice Structure in Uniaxial Superconductors. Physical Review B - Solid State, v. 38, p. 2439, 1988.
Citações: 272|117


2º)  EKIN, J. W.; BRAGINSKI, A. I.; PANSON, A. J.; JANOCKO, M. A.; CAPONE, D. W.; ZALUZEC, N.; FLANDERMEYER, B.; de LIMA OF; HONG, M.; KWO, J.; LIOU, S. H. Evidence For Anisotropy Limitation On The Transport Critical Current In Polycristalline YBa2Cu3O7. Journal of Applied Physics, v. 62, p. 4821-4827, 1987.
Citações: 250|39


3º)  VONDEL, J. Van de; DE SOUZA SILVA, C. C.; ZHU, B. Y.; MORELLE, M.; MOSHCHALKOV, V. V. Vortex-Rectification Effects in Films with Periodic Asymmetric Pinning. Physical Review Letters, Estados Unidos, v. 94, n.057003, p. 1-4, 2005.
Citações: 116|9


4º)  KÜMMEL, R.; GUNSENHEIMER, U.; NICOLSKY, R. Andreev Scattering Of Quasiparticle Wave Packets And Current-Voltage Characteristics Of Superconducting Metallic Weak Links. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, Estados Unidos, v. 42, p. 3992-4009, 1990.
Citações: 111|58


5º)  de LIMA OF; RIBEIRO, R. A.; AVILA, M. A.; CARDOSO, C. A.; COELHO, A. A. Anisotropic superconducting properties of aligned MgB2 crystallites. Physical Review Letters, v. 86, p. 5974-5977, 2001.
Citações: 110|114


6º)  GRANATO, ENZO; KOSTERLITZ, J. M. Quenched disorder in Josephson-junction arrays in a transverse magnetic field. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, v. 33, n.9, p. 6533-6536, 1986.
Citações: 93|50


7º)  PUREUR, P.; COSTA, R. M.; SCHAF, J.; RODRIGUES, P.; KUNZLER, J. V. Critical and Gaussian Conductivity Fluctuations in YBCO. Physical Review. B. Solid State. (Cessou em 1978. Cont. 1098-0121 Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics), New York, v. 47, p. 11420-11423, 1993.
Citações: 90


8º)  PROZOROV, R.; GIANNETTA, R.; CARRINGTON, A.; ARAUJO-MOREIRA, F. Meissner-London state in superconductors of rectangular cross section in a perpendicular magnetic field. Physical Review. B, Condensed Matter. (Cessou 1997. Cont. 1098-0121 Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics), v. 62, p. 115-118, 2000.
Citações: 84|85


9º)  DORIA, M. M.; GUBERNATIS, J. E.; RAINER, D. Viriral Theorem for Ginzburg-Landau Theories with Potential Applications to Numerical Studies of Type II Superconductors. Physical Review B - Solid State, v. 39, p. 9573, 1989.
Citações: 84|60


10º)  CARDOSO, C. A.; ARAUJO-MOREIRA, F. M.; AWANA, V. P. S.; E. TAKAYAMA-MUROMACHI; de LIMA OF; H. YAMAUCHI; M. KARPPINEN Spin Glass Behavior in RuSr2Gd1.5Ce0.5Cu2O10. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics, v. 67, n.020407, p. 020407, 2003.
Citações: 74


11º)  DORIA, M. M.; GUBERNATIS, J. E.; RAINER, D. Soving the Ginzburg-Landau Equations by Simulated Annealing. Physical Review B - Solid State, v. 41, p. 6335, 1990.
Citações: 73|44


12º)  Aczel, A.; Baggio-Saitovitch, E.; Budko, S.; Canfield, P.; Carlo, J.; Chen, G.; Dai, Pengcheng; Goko, T.; Hu, W.; Luke, G.; Luo, J.; Ni, N.; Sanchez-Candela, D.; Tafti, F.; Wang, N.; Williams, T.; Yu, W.; Uemura, Y. Muon-spin-relaxation studies of magnetic order and superfluid density in antiferromagnetic NdFeAsO, BaFe2As2, and superconducting Ba1-xKxFe2As2. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics, v. 78, p. 214503, 2008.
Citações: 63


13º)  Baelus, B.; Cabral, L.; Peeters, F. Vortex shells in mesoscopic superconducting disks. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics, Estados Unidos, v. 69, n.064506, p. 064506, 2004.
Citações: 61|61


14º)  Goko, T.; Aczel, A.; Baggio-Saitovitch, E.; Budko, S.; Canfield, P.; Carlo, J.; Chen, G.; Dai, Pengcheng; Hamann, A.; Hu, W.; Kageyama, H.; Luke, G.; Luo, J.; Nachumi, B.; Ni, N.; Reznik, D.; Sanchez-Candela, D.; Savici, A.; Sikes, K.; Wang, N.; Wiebe, C.; Williams, T.; Yamamoto, T.; Yu, W.; Uemura, Y. Superconducting state coexisting with a phase-separated static magnetic order in (Ba,K)Fe2As2, (Sr,Na)Fe2As2, and CaFe2As2. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics, v. 80, p. 024508, 2009.
Citações: 58


15º)  JURELO, A. R.; CASTILLO, I. A.; ROJAS, J. R.; FERREIRA, L. M.; GHIVELDER, L.; PUREUR, P.; R JUNIOR, P. Coherence transition in granular high temperature superconductors. Physica C, Amsterdam, v. 311, p. 133-139, 1999.
Citações: 59|58


16º)  EARLY, E. A.; ALMASAN, C. C.; JARDIM, R. F.; MAPLE, M. B. Double resistive superconducting transition in Sm2-xCexCuO4. Physical Review. B, Condensed Matter. (Cessou 1997. Cont. 1098-0121 Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics), v. 47, p. 433-441, 1993.
Citações: 48|31


17º)  Cabral, L.; Baelus, B.; Peeters, F. From vortex molecules to the Abrikosov lattice in thin mesoscopic superconducting disks. Physical Review. B, Condensed Matter and Materials Physics, Estados Unidos, v. 70, n.144523, p. 144523, 2004.
Citações: 46|47


18º)  DORIA, M. M.; SATIJA, I. I. Quasiperiodicity And Long Ranse Order In A Magnetic System. Physical Review Letters, v. 60, p. 444, 1988.
Citações: 46|14


19º)  BALACHANDRAN, U.; SHI, D.; D. I. dos SANTOS; GRAHAN, S. A.; PATEL, M. T.; TANI, B.; VANDERVOORT, K.; CLAUSS, H.; POEPPEL, R. B. 120 K Superconductivity in the (Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O System. Physica. C, Superconductivity, EUA, v. 156, n.4, p. 649-651, 1988.
Citações: 46|5

segunda-feira, 25 de março de 2013

Artigos mais citados da literatura (papers most cited in the literature)





Pesquisa realizada no site Web of Science em 21/03/2013, usando os seguintes termos: superconducting, superconductivity, superconductors, vortices. Estes são os artigos mais citados da literatura, segundo o mecanismo de busca Web of Science. Todos os trabalhos mostrados abaixo possuem acima de 1000 citações. Naturalmente, esses números variam com o tempo e uma atualização constante é necessária. Curiosamente, o artigo mais citado da literatura na área da supercondutividade é o de BEDNORZ e MULLER, trabalho este que lhes rendeu o prêmio Nobel de Física em 1987 pela descoberta dos high-TC. O segundo trabalho mais citado é o da teoria BCS. Este também rendeu o premio Nobel de Física aos seus autores em 1972. Observando a lista completa, é possível notar algumas coisas bem interessantes e curiosas. Veja você mesmo!


1) BEDNORZ, JG; MULLER, KA, Possible High-Tc Superconductivity in the Ba-La-Cu-O System.  ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK B - CONDENSED MATTER, 64, 2, 189-193 (1986). DOI: 10.1007/BF01303701
Citado: 8,423 vezes


2) BARDEEN, J; COOPER, LN; SCHRIEFFER, JR, Theory of Superconductivity. PHYSICAL REVIEW, 108, 5, 1175-1204 (1957). DOI: 10.1103/PhysRev.108.1175
Citado: 6,321 vezes


3) ANDERSON, PW, The Resonating Valence Bond State in La2CuO4 and Superconductivity. SCIENCE, 235, 4793, 1196-1198 (1987). DOI:10.1126/science.235.4793.1196
Citado: 5,133 vezes


4) WU, MK; ASHBURN, JR; TORNG, CJ; et al., Superconductivity At 93-K in a new Mixed-Phase Y-Ba-Cu-O Compound System at Ambient Pressure. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 58, 9, 908-910 (1987). DOI: 10.1103/PhysRevLett.58.908
Citado: 4,732 vezes


5) BLATTER, G; FEIGELMAN, MV; GESHKENBEIN, VB; et al., Vortices in High-Temperature Superconductors. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 66, 4, 1125-1388 (1994). DOI: 10.1103/RevModPhys.66.1125
Citado: 3,735 vezes


6) Nagamatsu, J; Nakagawa, N; Muranaka, T; et al., Superconductivity at 39 K in Magnesium Diboride. NATURE, 410, 6824, 63-64 (2001). DOI: 10.1038/35065039
Citado: 3,575 vezes


7) NAMBU, Y; JONALASINIO, G, Dynamical Model of Elementary Particles Based on an Analogy With Superconductivity .1. PHYSICAL REVIEW, 122, 1, 345-358 (1961). DOI: 10.1103/PhysRev.122.345
Citado: 3,423 vezes


8) Kamihara, Yoichi; Watanabe, Takumi; Hirano, Masahiro; et al. Iron-Based Layered Superconductor La[O1-XFx]FeAs (X=0.05-0.12) with Tc=26 K, JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 130, 11, 3296 (2008). DOI: 10.1021/ja800073m
Citado: 3,239 vezes


9) Castro Neto, A. H.; Guinea, F.; Peres, N. M. R.; et al., The Electronic Properties of Graphene. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 81, 1, 109-162 (2009). DOI: 10.1103/RevModPhys.81.109
Citado: 3,141 vezes 


10) MCMILLAN, WL, Transition Temperature of Strong-Coupled Superconductors. PHYSICAL REVIEW, 167, 2, 331-& (1968). DOI: 10.1103/PhysRev.167.331
Citado: 3,088 vezes


11) BEAN, CP, Magnetization of Hard Superconductors. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 8, 6, 250-& (1962).  DOI: 10.1103/PhysRevLett.8.250
Citado: 2,780 vezes


12) BEAN, CP, Magnetization of High-Field Superconductors. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 36, 1P1, 31-& (1964).  DOI: 10.1103/RevModPhys.36.31
Citado: 2,779 vezes


13) Imada, M; Fujimori, A; Tokura, Y, Metal-Insulator Transitions. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 70, 4, 1039-1263 (1998).  DOI: 10.1103/RevModPhys.70.1039
Citado: 2,585 vezes


14) MAEDA, H; TANAKA, Y; FUKUTOMI, M; et al., A New High-Tc Oxide Superconductor Without a Rare-Earth Element. JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS, 27, 2, L209-L210 (1988).  DOI: 10.1143/JJAP.27.L209
Citado: 2,448 vezes


15) ZHANG, FC; RICE, TM, Effective Hamiltonian for the Superconducting Cu Oxides. PHYSICAL REVIEW B, 37, 7, 3759-3761 (1988). DOI: 10.1103/PhysRevB.37.3759
Citado: 2,313 vezes


16) HEBARD, AF; ROSSEINSKY, MJ; HADDON, RC; et al., Superconductivity at 18-K in Potassium-Doped C-60. NATURE, 350, 6319, 600-601 (1991). DOI: 10.1038/350600a0
Citado: 2,298 vezes


17) BLONDER, GE; TINKHAM, M; KLAPWIJK, TM, Transition From Metallic to Tunneling Regimes in Superconducting Micro-Constrictions - Excess Current, Charge Imbalance, and Super-Current Conversion. PHYSICAL REVIEW B, 25, 7, 4515-4532 (1982). DOI: 10.1103/PhysRevB.25.4515
Citado: 2,038 vezes


18) TRANQUADA, JM; STERNLIEB, BJ; AXE, JD; et al., Evidence for Stripe Correlations of Spins and Holes in Copper-Oxide Superconductors. NATURE, 375, 6532, 561-563 (1995). DOI: 10.1038/375561a0
Citado: 1,994 vezes


19) FISHER, DS; FISHER, MPA; HUSE, DA, Thermal Fluctuations, Quenched Disorder, Phase-Transitions, and Transport in Type-II Superconductors. PHYSICAL REVIEW B, 43, 1, 130-159 (1991). DOI: 10.1103/PhysRevB.43.130
Citado: 1,946 vezes


20) Pendry, JB; Holden, AJ; Stewart, WJ; et al., Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 76, 25, 4773-4776 (1996).  DOI: 10.1103/PhysRevLett.76.4773
Citado: 1,870 vezes


21) HAMALAINEN, M; HARI, R; ILMONIEMI, RJ; et al., Magnetoencephalography - Theory, Instrumentation, and Applications to Noninvasive Studies of the Working Human Brain. REVIEWS OF MODERN PHYSICS, 65, 2, 413-497 (1993). DOI: 10.1103/RevModPhys.65.413
Citado: 1,850 vezes 


22) Berger, L, Emission of spin waves by a magnetic multilayer traversed by a current. PHYSICAL REVIEW B, 54, 13, 9353-9358 (1996). DOI: 10.1103/PhysRevB.54.9353
Citado: 1,802 vezes


23) CAMPBELL, AM; EVETTS, JE, Flux Vortices and Transport Currents in Type II Superconductors. ADVANCES IN PHYSICS, 21, 90, 199-& (1972).  DOI: 10.1080/00018737200101288
Citado: 1,155 vezes


24) BARDEEN, J; STEPHEN, MJ, Theory of Motion of Vortices in Superconductors. PHYSICAL REVIEW, 140, 4A, 1197-& (1965).
Citado: 1,082 vezes

terça-feira, 8 de janeiro de 2013

Grafite revela suas faces supercondutora e ferromagnética (graphite reveals their superconducting face)




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.

O magnetismo inesperado do grafite entusiasmou pesquisadores da área da spintrônica. [Imagem: Kees Flipse]

Ferromagnetismo no grafite
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.


quarta-feira, 26 de dezembro de 2012

Nobelistas (nobelists)



O número de prêmios Nobel de Física outorgados a pesquisadores da supercondutividade é uma clara demonstração do quanto esta área é ativa. Se incluirmos os nobelistas que desenvolveram trabalhos em criogenia, o número de nobéis é ainda maior. O fascinante universo da supercondutividade não se resume a prêmios, há uma série de aplicações extremamente interessantes que estão aproximando-se do cotidiano do cidadão comum. Por enquanto, abordaremos apenas os nobelistas nesse post, em outro momento trataremos das aplicações.
Abaixo, segue uma imagem que descreve a seqüência na qual os prêmios foram distribuídos. Clique na figura para acessar uma visualização melhor! Vale destacar que o Nobel de 1972 poderia ter um brasileiro incluso: o físico Newton Bernardes!



Na barra lateral esquerda deste blog você pode encontrar links clicando diretamente nas fotos dos pesquisadores. A foto do professor Newton está lá! Newton Bernardes foi aluno de pós-graduação de John Bardeen e o seu artigo é citado nas primeiras páginas do paper da teoria BCS. O professor Bernardes trabalhava sobre um modelo de dois fluidos para elucidar o calor específico e o gap de energia previsto na transição para a supercondutividade.
Até o presente momento (12/2012), 5 prêmios Nobel em Física foram destinados a pesquisadores da supercondutividade. No mínimo, mais 2 estão por vir: um para quem obter um material supercondutor à temperatura ambiente (e/ou maior que a ambiente) e outro para quem desenvolver uma teoria ab initio que explique a supercondutividade em qualquer intervalo de temperatura. Um terceiro é provável caso se desenvolva a computação quântica via supercondutividade. De qualquer modo, esses desafios permanecem em aberto. Quem sabe se algum brasileiro não ganha dessa vez?!

segunda-feira, 24 de dezembro de 2012

Aulas e apresentações (slides and lectures)




Abaixo segue uma lista de links contendo aulas, trabalhos e apresentações em português sobre a supercondutividade. São bons materiais que servem como fonte de estudo, consulta e pesquisa. Se você tiver algum material que deseja divulgá-lo em nosso blog, favor enviar para: superconduza@gmail.com.
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