Uma equipa de físicos criou o primeiro material capaz de supercondutividade em temperatura ambiente, desenvolvendo um processo que pode ajudar a “quebrar barreiras e abrir a porta a muitas potenciais aplicações”.
Desde a sua descoberta, há mais de um século, a supercondutividade passou a desempenhar um papel poderoso em muitas tecnologias modernas, como comboios de levitação magnética e ressonâncias magnéticas, mas a sua utilidade tem sido limitada pela necessidade de temperaturas operacionais extremamente baixas.
Agora, uma equipa de físicos está a reivindicar um grande avanço nesta área, tendo criado o primeiro material capaz de supercondutividade a temperatura ambiente.
O estudo foi liderado por Ranga Dias, da Universidade de Rochester, e visa superar um dos principais obstáculos na expansão do uso de materiais supercondutores. Estes materiais não exibem resistência elétrica e expelem um campo magnético, mas como normalmente funcionam apenas em temperaturas abaixo de -140°C, a sua manutenção exige equipamentos caros.
“Por causa dos limites da baixa temperatura, materiais com propriedades tão extraordinárias não transformaram o mundo da forma que muitos poderiam imaginar”, dise Ranga Dias, em comunicado. “No entanto, a nossa descoberta vai quebrar essas barreiras e abrir a porta a muitas potenciais aplicações”.
Dias descreve a supercondutividade à temperatura ambiente como o “Santo Graal” da física da matéria condensada.
Dias e os seus colegas passaram anos a experimentar diferentes materiais em busca de supercondutores à temperatura ambiente, como óxidos de cobre e produtos químicos à base de ferro – mas foi com o hidrogénio amplamente abundante que tiveram sucesso.
“Para ter um supercondutor de alta temperatura, queremos ligações mais fortes e elementos leves”, explicou Dias. “Esses são os dois critérios básicos. O hidrogénio é o material mais leve e a ligação de hidrogénio é uma das mais fortes”.
Uma desvantagem dessa abordagem é que o hidrogénio puro só pode ser convertido em estado metálico em pressões extremamente altas, por isso a equipa voltou-se para materiais alternativos que são ricos em hidrogénio, mas mantêm as propriedades supercondutoras desejadas e podem ser metalizados a pressões muito mais baixas.
A fórmula vencedora envolve uma mistura de hidrogénio, carbono e enxofre, que foi usada para sintetizar hidreto de enxofre carbonáceo de origem orgânica num dispositivo de investigação de alta pressão chamado bigorna de diamante. Este hidreto de enxofre carbonáceo demonstrou supercondutividade em torno de 14,5 °C e a pressões de cerca de 39 milhões de psi.
“Vivemos numa sociedade de semicondutores e, com este tipo de tecnologia, podemos levá-la a uma sociedade de supercondutora, onde nunca mais precisará de coisas como baterias”, disse o co-autor do estudo Ashkan Salamat, investigador na Universidade de Nevada Las Vegas.
Algumas das aplicações para este tipo de material incluem redes de energia mais eficientes que transmitem eletricidade sem grandes perdas causadas pela resistência nos fios de hoje, comboios de levitação magnética mais poderosos ou outras soluções de transporte futurísticas e tecnologias de imagem médica aprimoradas.
No entanto, antes que isso aconteça, os investigadores têm de resolver um problema com a abordagem atual: a pressão monumental necessária para criar o material dentro da célula da bigorna de diamante. Encontrar uma forma de produzir o material supercondutor em pressões muito mais baixas será a chave para produzi-lo em quantidades úteis a um custo razoável.
Este estudo foi publicado este mês na revista científica Nature.
