Pesquisadores da Universidade de Houston relataram uma nova maneira de aumentar a temperatura de transição de materiais supercondutores, aumentando a temperatura na qual os supercondutores são capazes de operar.

Os resultados, relatado no Proceedings of the National Academy of Sciences , sugerem um caminho até então inexplorado para alcançar a supercondutividade em altas temperaturas, que oferece uma série de benefícios potenciais para geradores e consumidores de energia.

A corrente elétrica pode se mover através de materiais supercondutores sem resistência, enquanto os materiais de transmissão tradicionais perdem até 10% da energia entre a fonte geradora e o usuário final. Encontrar supercondutores que funcionam em ou próximo à temperatura ambiente - supercondutores atuais requerem o uso de um agente de resfriamento - poderia permitir que as empresas de serviços públicos fornecessem mais eletricidade sem aumentar a quantidade de combustível necessária, reduzindo sua pegada de carbono e melhorando a confiabilidade e eficiência da rede elétrica.

A temperatura de transição aumentou exponencialmente para os materiais testados usando o novo método, embora tenha permanecido abaixo da temperatura ambiente. Mas Paul C.W. Chu, cientista-chefe do Texas Center for Superconductivity at UH (TcSUH) e autor correspondente do artigo, disse que o método oferece uma maneira inteiramente nova de abordar o problema de encontrar supercondutores que funcionem em uma temperatura mais alta.

Chu, um físico e TLL Temple Chair of Science em UH, disse que o recorde atual para um supercondutor estável de alta temperatura, estabelecido por seu grupo em 1994, é 164 Kelvin, ou cerca de -164 Fahrenheit. Esse supercondutor é baseado em mercúrio; os materiais de bismuto testados para o novo trabalho são menos tóxicos, e inesperadamente atingir uma temperatura de transição acima de 90 Kelvin, ou cerca de -297 Fahrenheit, após a primeira queda prevista para 70 Kelvin.

O trabalho visa o princípio bem estabelecido de que a temperatura de transição de um supercondutor pode ser prevista através da compreensão da relação entre essa temperatura e dopagem - um método de alterar o material pela introdução de pequenas quantidades de um elemento que pode alterar sua propriedades - ou entre essa temperatura e pressão física. O princípio sustenta que a temperatura de transição aumenta até um certo ponto e então começa a cair, mesmo que o doping ou a pressão continuem a aumentar.

Liangzi Deng, um pesquisador da TcSUH trabalhando com Chu e primeiro autor do artigo, teve a ideia de aumentar a pressão além dos níveis previamente explorados para ver se a temperatura de transição supercondutora aumentaria novamente após cair.

Funcionou. "Isso realmente mostra uma nova maneira de aumentar a temperatura de transição supercondutora, "disse ele. A pressão mais alta mudou a superfície de Fermi dos compostos testados, e Deng disse que os pesquisadores acreditam que a pressão muda a estrutura eletrônica do material.

As amostras de supercondutor que eles testaram têm menos de um décimo de milímetro de largura; os pesquisadores disseram que era um desafio detectar o sinal supercondutor de uma amostra tão pequena a partir de medições de magnetização, o teste mais definitivo para supercondutividade. Ao longo dos últimos anos, Deng e seus colegas no laboratório de Chu desenvolveram uma técnica de medição de magnetização ultrassensível que lhes permite detectar um sinal magnético extremamente pequeno de uma amostra supercondutora sob pressão acima de 50 gigapascais.

Deng observou que, nesses testes, os pesquisadores não observaram um ponto de saturação, isto é, a temperatura de transição continuará a subir à medida que a pressão aumenta.

Eles testaram diferentes compostos de bismuto conhecidos por terem propriedades supercondutoras e descobriram que o novo método aumentava substancialmente a temperatura de transição de cada um. Os pesquisadores disseram que não está claro se a técnica funcionaria em todos os supercondutores, embora o fato de ter funcionado em três formulações diferentes seja promissor.

Mas aumentar a supercondutividade por meio de alta pressão não é prático para aplicações do mundo real. O próximo passo, Chu disse, será encontrar uma maneira de obter o mesmo efeito com dopagem química e sem pressão.