A busca por um supercondutor que possa trabalhar em condições menos extremas do que centenas de graus abaixo de zero ou em pressões como aquelas perto do centro da Terra é uma busca por uma nova potência revolucionária - necessária para levitar magneticamente carros e potência ultraeficiente grades do futuro.

Mas desenvolver esse tipo de supercondutor de "temperatura ambiente" é uma façanha que a ciência ainda precisa alcançar.

Pesquisador da University of Central Florida, Contudo, está trabalhando para mover essa meta mais perto da realização, com algumas de suas pesquisas mais recentes publicadas recentemente no jornal Física das Comunicações .

No estudo, Yasuyuki Nakajima, um professor assistente no Departamento de Física da UCF, e os co-autores mostraram que poderiam ver mais de perto o que está acontecendo com metais "estranhos".

Esses metais "estranhos" são materiais especiais que apresentam comportamento incomum de temperatura na resistência elétrica. O comportamento metálico "estranho" é encontrado em muitos supercondutores de alta temperatura quando eles não estão em um estado supercondutor, o que os torna úteis para cientistas que estudam como certos metais se tornam supercondutores de alta temperatura.

Este trabalho é importante porque a compreensão do comportamento quântico dos elétrons na "estranha" fase metálica pode permitir aos pesquisadores entender um mecanismo de supercondutividade em temperaturas mais altas.

"Se conhecermos a teoria para descrever esses comportamentos, podemos ser capazes de projetar supercondutores de alta temperatura, "Nakajima diz.

Os supercondutores têm esse nome porque são os principais condutores de eletricidade. Ao contrário de um maestro, eles têm resistência zero, que, como um "atrito eletrônico, "faz com que a eletricidade perca energia à medida que flui através de um condutor como um fio de cobre ou ouro.

Isso torna os supercondutores o material dos sonhos para fornecer energia às cidades, pois a energia economizada com o uso de fios sem resistência seria enorme.

Supercondutores poderosos também podem levitar ímãs pesados, pavimentando o caminho para carros de levitação magnética práticos e acessíveis, trens e muito mais.

Para transformar um condutor em supercondutor, o material metálico deve ser resfriado a uma temperatura extremamente baixa para perder toda a resistência elétrica, um processo abrupto que a física ainda precisa desenvolver uma teoria totalmente abrangente para explicar.

Essas temperaturas críticas nas quais a troca é feita estão geralmente na faixa de -220 a -480 graus Fahrenheit e normalmente envolvem um sistema de resfriamento caro e pesado usando nitrogênio líquido ou hélio.

Alguns pesquisadores alcançaram supercondutores que funcionam a cerca de 59 graus Fahrenheit, mas também estava a uma pressão de mais de 2 milhões de vezes maior do que na superfície da Terra.

No estudo, Nakajima e os pesquisadores foram capazes de medir e caracterizar o comportamento do elétron em um estado metálico "estranho" de material não supercondutor, uma liga de pnictide de ferro, perto de um ponto crítico quântico no qual os elétrons deixam de ser previsíveis, comportamento individual para mover-se coletivamente em flutuações da mecânica quântica que são um desafio para os cientistas descreverem teoricamente.

Os pesquisadores foram capazes de medir e descrever o comportamento do elétron usando uma mistura única de metal em que níquel e cobalto foram substituídos por ferro em um processo chamado dopagem, criando assim uma liga de pnictide de ferro que não superconduziu até -459,63 graus Fahrenheit, muito abaixo do ponto em que um condutor normalmente se tornaria um supercondutor.

"Usamos uma liga, um composto relativo de supercondutor à base de ferro de alta temperatura, em que a proporção dos constituintes, ferro, cobalto e níquel, neste caso, é ajustado para que não haja supercondutividade, mesmo perto do zero absoluto, "Nakajima diz." Isso nos permite acessar o ponto crítico em que as flutuações quânticas governam o comportamento dos elétrons e estudar como eles se comportam no composto.

Eles descobriram que o comportamento dos elétrons não foi descrito por nenhuma previsão teórica conhecida, mas que a taxa de espalhamento na qual os elétrons foram transportados através do material pode ser associada ao que é conhecido como dissipação de Planck, o limite de velocidade quântica de quão rápido a matéria pode transportar energia.

"O comportamento crítico quântico que observamos é bastante incomum e difere completamente das teorias e experimentos de materiais críticos quânticos conhecidos, "Nakajima diz." O próximo passo é mapear o diagrama de fase de dopagem neste sistema de liga de pnictide de ferro. "

"O objetivo final é projetar supercondutores de alta temperatura, "diz ele." Se pudermos fazer isso, podemos usá-los para exames de ressonância magnética, levitação magnética, redes eléctricas, e mais, com custos baixos. "

Desbloquear maneiras de prever o comportamento de resistência de metais "estranhos" não só melhoraria o desenvolvimento do supercondutor, mas também informaria as teorias por trás de outros fenômenos de nível quântico, Nakajima diz.

"Desenvolvimentos teóricos recentes mostram conexões surpreendentes entre buracos negros, gravidade e teoria da informação quântica por meio da dissipação de Planck, "ele diz." Portanto, a pesquisa de comportamento metálico 'estranho' também se tornou um tópico quente neste contexto. "