A propriedade exclusiva dos supercondutores de resistência zero pode revolucionar a transmissão e o transporte de energia. Contudo, a maioria dos supercondutores convencionais requer resfriamento a temperaturas extremamente baixas que só podem ser alcançadas com hélio líquido, um refrigerante caro. Cientistas de materiais estão agora investigando supercondutores de alta temperatura (HTSs) que podem ser resfriados a um estado supercondutor usando nitrogênio líquido significativamente mais barato, que tem uma temperatura notavelmente mais alta do que o hélio líquido.

Atualmente, um material HTS prospectivo para tal exploração é (RE) Ba ₂ Cu ₃ O _y , RE-123, onde RE representa elementos de terras raras, como ítrio (Y), gadolínio (Gd), érbio (Er), neodímio (Nd), ou európio (Eu). Esses materiais na forma monocristalina são capazes de superar as restrições físicas que enfraquecem a supercondutividade, abrindo portas para uma variedade de aplicações de engenharia.

Em um estudo recente publicado no Jornal de ligas e compostos , uma equipe de cientistas do Shibaura Institute of Technology, Japão, liderado pelo Prof. Muralidhar Miryala, pioneira na área de HTS, desenvolveram supercondutores a granel monocristalinos que podem capturar campos magnéticos dentro deles de maneira semelhante a como os ferromagnetos (ferro, níquel, cobalto) retêm o campo magnético. "O campo capturado é um dos parâmetros mais relevantes em muitas aplicações práticas do RE-123 em massa e está relacionado ao diâmetro em massa, "explica o Prof. Miryala.

Entre as várias técnicas disponíveis para a fabricação de RE-123 a granel, a equipe optou por uma técnica de crescimento infiltrado (IG), em que sólido (RE) BaCuO ₅ (RE-211) reage com uma fase líquida Ba-Cu-O para formar o RE-123 supercondutor. O Prof. Miryala expõe a motivação por trás de sua abordagem:"A técnica de IG produz granéis RE-123 sem homogeneidades, pode ser realizado no ar, e ampliado para níveis industriais. Além disso, fornece um terreno fértil para explorar sistemas de elementos RE ternários, que não foram estudados até agora. "

Recentemente, a equipe investigou o ternário (D'us _0,33 Y _0,33-x Er _{0,33 + x} ) -123 sistema em massa, otimizar sua composição ajustando a proporção de Y e Er no precursor 211 (especificamente, x =0, 0,05, 0,1, 0,15, e 0,2). A equipe caracterizou as fases supercondutoras nas amostras usando difração de raios-X e mediu o campo aprisionado e a temperatura de transição supercondutora (T _c ) Finalmente, eles realizaram análises microestruturais e químicas usando microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo (FESEM) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDX).

O XRD provou a natureza monocristalina dos volumes RE-123, com T _c valores no intervalo (91,5-92) K, que estavam significativamente acima do ponto de ebulição do nitrogênio líquido (77K), e o maior campo aprisionado de 0,53 tesla foi observado em (Gd _0,33 Y _0,13 Er _0,53 ) -123 (x =0,2). FESEM e EDX identificados finamente dispersos (Gd, Y, Er) -211 partículas em todas as amostras, com uma distribuição de precipitados ricos em Er para x =0,2, a amostra que também apresentou o melhor desempenho supercondutor.

"As descobertas em nosso estudo fornecem uma noção de como implementar uma produção de baixo custo de alto desempenho (Gd, Y, Er) Bulks BCO para aplicações da vida real, como levitação magnética, rolamento supercondutor, armazenamento de energia do volante, imagem de ressonância magnética, motores rotativos, entrega de drogas e purificação de água, "diz o Prof. Miryala.