Supercondutividade, onde correntes elétricas correm sem obstáculos através de um material, é uma das descobertas científicas mais intrigantes da física moderna. Tem muitos usos práticos. Governos, indústrias, e os centros de saúde e ciência fazem uso da supercondutividade em aplicações que vão desde ressonâncias magnéticas em hospitais até cavidades de aceleradores de partículas, onde os cientistas exploram os fundamentos da matéria. Contudo, a exploração prática da supercondutividade também apresenta muitos desafios.
Os desafios são talvez maiores para os pesquisadores que tentam integrar a supercondutividade em pequenas, sistemas portáteis. O acadêmico e especialista em supercondutividade da Universidade de Cambridge John Durrell e sua equipe demonstram esta semana em Cartas de Física Aplicada , da AIP Publishing, que um sistema magnético supercondutor portátil, qual é, em essência, um substituto de alto desempenho para um ímã permanente convencional, pode atingir um nível de 3 tesla para o campo magnético. Durrell disse que o trabalho de sua equipe evoluiu em grande parte a partir das descobertas inovadoras do físico da Universidade de Houston, Roy Weinstein, que mostrou como eletroímãs convencionais e magnetização de campo pulsado podem ser usados para ativar campos magnéticos supercondutores que são "capturados" e mantidos como parte de um arranjo supercondutor. Isso evita a necessidade de grandes ímãs supercondutores caros para "ativar" esses sistemas portáteis. Também importante, Durrell apontou, é que sua equipe capitalizou em outras tecnologias novas e mais baratas, especialmente para resfriamento.
"Por exemplo, o salto com os avanços na criogenia, permite que você faça coisas interessantes em outras áreas, também, "Durell explicou." Há muita coisa se juntando para tornar isso possível. "Enquanto grandes sistemas supercondutores de tamanho industrial geram um campo magnético de 20 tesla, O campo magnético de 3 tesla de Durrell é novo para um sistema portátil.
Durrell e sua equipe estavam curiosos para saber o que poderiam fazer enquanto examinavam o trabalho de Weinstein alguns anos antes. Weinstein demonstrou que, com pulsação eletromagnética externa convencional de um meio, era possível "capturar" um campo magnético em um supercondutor usando um campo magnético externo muito menor do que se pensava ser possível. A investigação de Weinstein utilizou Cuprato de Ítrio Bário dopado com urânio e submetido a um tratamento de irradiação. A equipe de Durrell procurou um material mais barato e escolheu Gadolínio Bário Cuprato, sem dopagem de urânio. Difan Zhou, investigador da equipe e autor principal, teve a ideia de estender as descobertas de Weinstein, Durrell disse, e a pesquisa, que levou quase dois anos para fazer, valeu a pena.
"Foi uma surpresa para nós que conseguimos ver em um material não tão de ponta o mesmo efeito de salto de fluxo gigante como demonstrado por Roy Weinstein, "Durrell disse." A principal coisa que tornou isso possível é que vimos o que Roy fez para fazê-lo funcionar, exceto para este tipo de sistema portátil. Antes, usávamos ímãs supercondutores convencionais para carregar nossos granéis. Isso tornará o acesso a esses campos elevados mais barato e prático. "
Avança mais barato, resfriamento mais eficiente - o sistema criogênico - também foi fundamental para a pesquisa de Durrell e da equipe. Para ambas as fases de carregamento e sustentação do campo magnético, é necessário manter a amostra supercondutora fria ou então a supercondutividade cessa. Recentemente, o setor privado criou sistemas criogênicos que são baratos e leves, e Durrell usou um sistema de resfriamento da Sunpower Inc., uma empresa dos EUA. De acordo com Durrell, essa leveza e baixo custo relativo podem tornar a supercondutividade portátil em vários produtos uma possibilidade real.
O efeito total de reunir essas novas oportunidades tecnológicas, Durrell apontou, é "essencialmente melhor, ímã permanente portátil - um com campo magnético de 3 tesla em vez de 1 tesla. O interesse óbvio nisso é que você poderia usar isso para fazer um motor menor e mais leve. "
Sistemas de NMR e MRI de baixo custo para hospitais também são uma forte possibilidade de uso, Durrell explicou, já que esses sistemas costumam usar grandes ímãs supercondutores. Os sistemas de distribuição de drogas com alvo magnético em aplicações humanas e veterinárias também podem ser ativados.
Durrell e sua equipe estão planejando mais testes para obter mais potência magnética e eficiência geral. Eles receberam apoio significativo da The Boeing Company para esta investigação, e Durrell sente que é um forte exemplo do que uma empresa e um laboratório acadêmico podem fazer quando se unem para a pesquisa básica.
