Aplicações da Supercondutividade - O skate voador da Lexus

sábado, 25 de maio de 2013

Trem brasileiro de levitação magnética começa a ser construído (brazilian magnetic levitation train begins to be constructed)



Com informações da Faperj - 23/05/2013

O trem de levitação magnética possui uma eficiência energética quase 20 vezes maior do que a de um ônibus a diesel. [Imagem: COPPE/UFRJ]

Levitação brasileira

Dentro de um ano, os frequentadores do campus da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) poderão usar o primeiro trem que levita da América Latina.

Já começaram as obras da construção da estação de embarque do Maglev-Cobra, o trem de levitação magnética da Coppe/UFRJ, que ligará inicialmente os dois centros de tecnologia do campus.

A implantação do Maglev-Cobra é fruto de convênios firmados com o BNDES e com a FAPERJ (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro), envolvendo investimentos de R$ 10,5 milhões.

Desenvolvido no Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup) da Coppe, sob a coordenação do professor Richard Stephan, o Maglev-Cobra terá capacidade para transportar até 30 passageiros em quatro módulos, que estão sendo construídos na Cidade Universitária pela empresa Holos.


“O Maglev-Cobra coloca o Brasil em lugar de destaque no desenvolvimento de tecnologias de levitação”, afirma o professor Richard Stephan.

Segundo ele, a China e a Alemanha estão criando, no momento, protótipos em laboratório com essa tecnologia, mas o Brasil já está construindo uma linha operacional.

O veículo que dispensa rodas, não emite ruído e nem gases de efeito estufa, entrará em operação em 2014, antes da Copa do Mundo, percorrendo um trajeto de 200 metros.

Supercondutores

Além de sustentável, o veículo também é econômico. Suas obras de infraestrutura chegam a ser 70% mais baratas do que as obras do metrô subterrâneo, com muito menos impacto na vida da cidade.

A construção de um metrô no Rio de Janeiro tem o custo de R$ 100 milhões por quilômetro. Já o trem de levitação, calculam os pesquisadores, poderá ser implantado por cerca de R$ 33 milhões por quilômetro.

“Na área de transporte público, podemos dizer que o Maglev é um dos veículos mais limpos do mundo, em termos de emissões. Trata-se de uma solução para o transporte urbano, perfeitamente adaptável a qualquer tipo de topografia”, ressalta Stephan.

O pioneirismo do Maglev-Cobra está na utilização da técnica de levitação com emprego de supercondutores e ímãs de terras raras.

Os supercondutores são refrigerados com nitrogênio líquido a uma temperatura de -196ºC. Um protótipo funcional utilizado hoje no laboratório de testes desliza por um trilho de 12 metros, com 8 passageiros.

Movido a energia elétrica, o Maglev possui baixo consumo de energia, cerca de 25 kJ/pkm (unidade que mede a quantidade de energia gasta para transportar cada passageiro por um quilômetro).

Para se ter ideia da vantagem da tecnologia em termos de eficiência energética, o consumo de um ônibus comum é de 400 kJ/pkm e o de um avião é de 1.200 kJ/pkm.

sábado, 11 de maio de 2013

Mangueira magnética transporta magnetismo para múltiplos locais (Magnetic hose: Routing and Long-distance Transportation of Magnetic Fields)


Com informações da PhysicsWorld - 10/05/2013


 Mangueira magnética com uma entrada (esquerda) e duas saídas.
[Imagem: Carles Navau et al.]


Jorrando magnetismo

Em um experimento cujas implicações práticas ainda não foram totalmente exploradas, pesquisadores espanhóis mostraram recentemente que o magnetismo pode ser teletransportado.

Agora, a mesma equipe se juntou a colegas alemães para mostrar que há outras formas de carregar o magnetismo de um lado para o outro.

Carles Navau e seus colegas construíram uma "mangueira magnética" - uma espécie de mangueira de jardim que, em vez de transportar água, transporta campos magnéticos e os "despeja" onde forem necessários.

Segundo eles, a mangueira magnética poderá ser utilizada para criar uma ampla variedade de circuitos, da eletrônica e do armazenamento de dados tradicionais até uma nova forma de manipular os qubits dentro de um computador quântico.

Isto porque as mangueiras para o transporte de magnetismo podem ser feitas com dimensões que vão dos metros aos nanômetros, dependendo da necessidade.


Ondas e campos

A tecnologia atual explora à exaustão o fato de que as ondas eletromagnéticas podem ser transmitidas a grandes distâncias pelo ar, assim como a eletricidade ao longo de fios.

Mas o mesmo não acontece para campos elétricos e campos magnéticos estáticos, cujas magnitudes decaem rapidamente com a distância - a maior distância que os campos magnéticos têm sido transmitidos alcança poucos metros, como no interior dos núcleos dos transformadores.

Entraram então em ação os metamateriais, que permitem a alteração da trajetória das ondas eletromagnéticas pela transformação dos seus elementos constituintes, as ondas elétricas e os campos magnéticos - é a mesma técnica, chamada óptica transformacional, que é usada para criar os mantos de invisibilidade.

O objetivo dos pesquisadores era aplicar a óptica transformacional a campos estáticos para acoplar magneticamente dois sistemas quânticos - que podem ser qubits de um computador quântico.



A possibilidade de fazer múltiplas saídas do campo magnético foi descoberta depois que os pesquisadores observaram um defeito na camada supercondutora (marcação com X). À direita, os ganhos em eficiência das diversas camadas da mangueira magnética. [Imagem: Carles Navau et al.]



Condutor de magnetismo

Essencialmente, a mangueira magnética é formada por anéis concêntricos de ímãs cilíndricos envoltos por um supercondutor.

Bastam duas dessas camadas para transportar 75% de um campo magnético de uma extremidade à outra do cilindro - com 20 camadas é possível transportar 90% do campo magnético.

Mas isso não esgotou as possibilidades da técnica, e os cientistas demonstraram que é possível fazer "derivações" na mangueira magnética, despejando o campo magnético em outros pontos de um circuito mais complicado de cilindros.

Isto torna a mangueira magnética um análogo perfeito para os campos magnéticos daquilo que os fios são para a eletricidade - ou seja, o feito abre a possibilidade de construção de circuitos magnéticos.

Os pesquisadores acreditam que o transportador de campos magnéticos pode ser utilizado para manipular informações quânticas, por exemplo, dos spins de defeitos em pequenos cristais de diamante, conhecidos como vacâncias de nitrogênio.

Para funcionar como bits dentro de um computador quântico, esses spins devem ser endereçáveis independentemente com campos magnéticos, o que poderá ser feito com mangueiras magnéticas em nanoescala.

Bibliografia:

Magnetic hose: Routing and Long-distance Transportation of Magnetic Fields
Carles Navau, Jordi Prat-Camps, Oriol Romero-Isart, J. Ignacio Cirac, Alvaro Sanchez

terça-feira, 30 de abril de 2013

6th International Conference on Electroceramics 2013 - João Pessoa - Brasil











Symposia

1    Ferroelectrics, Piezoelectrics and Pyroelectrics

2    Thermoelectrics

3    Ionic and Electronic Conductors and Applications to Solid Oxide Fuel Cells and Membrane Technology

4    Magnetic and Superconducting Ceramics

5    Materials for Lithium Batteries and other Energy Storage Technologies

6    Materials for Fuel Cells

7    Electroceramic Devices. Sensors and Actuators

8    Solar Photovoltaic and Photoelectrochemical Cells

9    Photonic and Electro-optical Ceramics

10    Interfacial Engineering and Superlattices

11    Magneto-electric Coupling and Multiferroics

12    Modeling and Simulation

terça-feira, 23 de abril de 2013

Há algo além de elétrons na condução da eletricidade? (Is there anything besides electrons in the electrical conductivity?)


Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2013


Elétrons não são suficientes para explicar supercondutores

As regras da condução elétrica não se aplicam aos supercondutores, materiais onde a eletricidade flui livremente, sem qualquer resistência. [Imagem: Philip Phillips]

A corrente elétrica tem sido explicada como um fluxo de elétrons correndo através de um material. Mas parece que esta pode não ser a história toda, pelo menos quando se chega ao limite da condutividade.

“A história da condução elétrica nos metais é contada inteiramente em termos de elétrons. Os supercondutores mostram que há algo completamente novo a ser compreendido, além daquilo que os elétrons estão fazendo,” afirma o Dr. Philip Phillips, da Universidade de Illinois.

Phillips e seus colegas mostraram que as regras dos livros-texto não se aplicam aos supercondutores, materiais onde a eletricidade flui livremente, sem qualquer resistência. Eles estudaram um tipo de material supercondutor conhecido como cuprato, essencialmente uma cerâmica à base de cobre.

Na física, o Teorema de Luttinger estabelece que o número de elétrons em um material é igual à soma dos elétrons em todos os seus átomos. Embora tenha-se mostrado válido para metais e semicondutores, o teorema falhou quando os pesquisadores estudaram os cupratos a fundo: em determinadas energias, a eletricidade que flui pelo supercondutor não pode ser explicada pela soma dos elétrons dos seus átomos.

“Este resultado está nos dizendo que a física [da condução elétrica] não pode ser descrita somente pelos elétrons," disse Phillips. "Isso significa que os cupratos são ainda mais estranhos do que se pensava: alguma outra coisa, diferente dos elétrons, está transportando a corrente.”

Agora, os pesquisadores estão explorando possíveis candidatos para as portadoras de carga adicionais, particularmente um novo tipo de excitação conhecida como unparticles (não-partículas). Estas partículas virtuais muito estranhas - não é à toa que elas são chamadas de "não-partículas" - também estão sendo propostas para explicar uma elusiva Quinta Força Fundamental da natureza.

Bibliografia:
Absence of Luttinger’s Theorem due to Zeros in the Single-Particle Green Function. Kiaran B. Dave, Philip W. Phillips, Charles L. Kane, Physical Review Letters, Vol.: 110, 090403
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.090403

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

sábado, 6 de abril de 2013

Imagens memoráveis! (memorable pictures)


Abaixo segue algumas imagens memoráveis de pesquisadores que construíram a história da supercondutividade. Estas imagens estão disponíveis na internet gratuitamente.





Heike Kamerlingh Onnes em seu laboratório na companhia de Johannes Diderik van der Waals em 1908.
Fonte:http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heike_Kamerlingh_Onnes_and_Johannes_Diderik_van_der_Waals.jpg






Heike Kamerlingh Onnes em seu laboratório!







Kamerlingh Onnes com Bohr, Lorentz e Ehrenfest em 1919 no laboratório de criogenia em Leiden, Holanda.
Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ehrenfest_Lorentz_Bohr_Kamerlingh_Onnes.jpg





Heike Kamerlingh Onnes com Albert Einstein, Paul Ehrenfest, Paul Langevin e Pierre Weiss em Leiden, Holanda no ano de 1920. http://www-phase.c-strasbourg.fr/~morel/hpa/weiss.htm Photo by Paul Ehrenfest's (1880-1933) designee. Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:EinsteinEhrenfestKamerlingh-OnnesWeiss.jpg






Participantes da primeira conferência Solvay sobre radiação e os quanta, outono de 1911 (Hotel Metropole, Bruxelas).

Em pé: Robert Goldschmidt, Max Planck, Heinrich Rubens, Arnold Sommerfeld, Frederick Lindemann, Maurice de Broglie, Martin Knudsen, Friedrich Hasenöhrl, Georges Hostelet, Edouard Herzen, James Hopwood Jeans, Ernest Rutherford, Heike Kamerlingh Onnes, Albert Einstein, Paul Langevin;

Sentados: Walther Nernst, Marcel Brillouin, Ernest Solvay, Hendrik Lorentz, Emil Warburg, Jean Baptiste Perrin, Wilhelm Wien, Marie Curie, Henri Poincaré.

Fonte: http://www.ifi.unicamp.br/~mtamash/f789_mecquant_ii/







Da esquerda para a direita: Leon Neil Cooper, John Bardeen e John Robert Schrieffer em 1972 (ano que ganharam o Nobel). Os três pesquisadores americanos responsáveis pelo desenvolvimento da famosa teoria BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer). Fonte: http://www.nytimes.com/2008/01/08/science/08super.html?pagewanted=all&_r=2&.






Na ocasião do prêmio Nobel de física (1972).






K. Alex Müller e Georg Bednorz em 17 de Maio de 2011, na abertura do Centro de Nanotecnologia Binnig e Rohrer.

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