Por mais de 65 anos, boreto de nióbio (NbB) tem sido considerado um exemplo clássico de um material supercondutor. Esta suposição, registrados em manuais de física da matéria condensada e artigos em revistas científicas, já foi contestada em estudo realizado por pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) no Brasil e da San Diego State University, nos Estados Unidos.
Em um artigo publicado em Materiais de revisão física , os pesquisadores mostram que a supercondutividade detectada até então não era devida ao NbB. As propriedades supercondutoras foram associadas a filamentos de nióbio quase puro que serpenteavam em torno dos grãos de NbB nas amostras estudadas.
O pesquisador principal do estudo foi Renato de Figueiredo Jardim, da Universidade de São Paulo. "Sabemos que o elemento nióbio (Nb) por si só é supercondutor quando resfriado a temperaturas muito baixas na faixa de 9,2 kelvins, "Jardim disse." Agora, descobrimos que este não é o caso do NbB. As amostras de NbB contêm uma grande fração volumétrica de NbB, mas também uma pequena quantidade de Nb quase puro. Duas fases cristalinas distintas coexistem nos materiais estudados. Esta fase minoritária, compreendendo aproximadamente 98 por cento de nióbio e 2 por cento de boro, é o que se comporta como um supercondutor. "
Nas imagens do microscópio eletrônico reproduzidas no artigo, os filamentos brancos correspondem à fase minoritária consistindo em aproximadamente 98 por cento de nióbio e 2 por cento de boro. A notação usada para caracterizar esta composição é Nb 0,98 B 0,02 . As áreas cinzentas, correspondendo à maior fração volumétrica, são NbB.
Os autores observam que, mesmo que ocorra em uma pequena fração volumétrica, a fase minoritária (Nb 0,98 B 0,02 ) é supercondutor e forma uma malha tridimensional através da qual a corrente elétrica pode transitar de uma extremidade do material para a outra. É muito provável que esta característica tenha enganado os pesquisadores que investigaram anteriormente o NbB, que, portanto, descobriu que o material é supercondutor em temperaturas abaixo de aproximadamente 9 kelvins.
Como Jardim explica, a identificação da estrutura de rede NbB por microscopia eletrônica de varredura forneceu uma prova qualitativa da propriedade com base em evidências visuais. "Mas este ponto por si só foi insuficiente para confirmar nossa hipótese, "observou ele." Tivemos que ir mais longe na busca de provas quantitativas. Fizemos isso aplicando um modelo termodinâmico aos dados retirados dos materiais estudados, e desta forma, obtivemos a prova que procurávamos. "
Do ponto de vista macroscópico, supercondutividade é uma propriedade de certos materiais que, quando resfriado abaixo de uma determinada temperatura, conduzir eletricidade sem qualquer perda de energia, ou seja, com resistência elétrica zero.
As aplicações tecnológicas da supercondutividade são bastante conhecidas hoje. A principal aplicação é em bobinas feitas com fio supercondutor. Quando essa bobina é resfriada e isolada termicamente, uma corrente elétrica aplicada flui através dele indefinidamente, gerando campos magnéticos sem dissipação de energia. Este tipo de dispositivo é usado em equipamentos de ressonância magnética (MRI), que se tornou comum.
“A tecnologia avançou muito nos últimos anos, "Disse Jardim." Um tipo especial de frasco de vácuo chamado dewar é usado para armazenamento criogênico com uma temperatura interna ao nível do hélio líquido, que é 4,2 kelvins (aproximadamente menos 270 ° C). Esses Dewars estão disponíveis comercialmente e podem ser usados para refrigerar bobinas supercondutoras. "
De acordo com Jardim, não estão previstas aplicações tecnológicas para o NbB. Contudo, ele diz, "Um 'primo' de NbB, diboreto de magnésio (MgB 2 ), tem despertado grande interesse desde a última década. Nossas pesquisas podem contribuir para sua aplicação tecnológica. "
Supercondutores e diamagnetismo
Ao lado dessa propriedade macroscópica, Jardim diz, há outra propriedade macroscópica chamada "perfeito, "pelo qual o campo magnético interno do supercondutor é completamente excluído quando o material é colocado em um campo magnético externo.
O diamagnetismo está presente em todos os materiais. Contudo, muitas vezes é tão fraco que sua manifestação é mascarada por outros, respostas magnéticas mais robustas, como o ferromagnetismo, em que o material é atraído por um campo magnético externo, e paramagnetismo, em que os dipolos magnéticos atômicos do material se alinham paralelamente ao campo magnético externo.
Quando a resposta diamagnética é suficientemente forte, como em um supercondutor, a repulsão devido ao campo magnético pode fazer com que o material levite. Este fenômeno tornou-se famoso recentemente. "O diamagnetismo pode ser visto como a geração de uma corrente na superfície do material que resulta em um campo magnético da mesma magnitude que o campo magnético externo que está sendo aplicado, mas atuando na direção oposta. É como se o material expelisse de seu dentro do campo magnético em que está imerso, "Jardim explicou.
