Um novo método para fabricar supercondutores de alta temperatura

Num esforço para compreender e aperfeiçoar os supercondutores, uma equipa internacional de investigadores desenvolveu um novo método para criar e manipular uma classe amplamente estudada de supercondutores de alta temperatura.

Os supercondutores, quando resfriados a uma temperatura crítica, são capazes de conduzir eletricidade sem resistência ou perda de energia. Esses materiais fascinam os físicos há décadas porque são capazes de atingir um estado de condução perfeita, permitindo que a corrente elétrica flua indefinidamente. A maioria dos supercondutores exibe esta característica apenas em temperaturas muito baixas, alguns graus acima do zero absoluto, tornando-os impraticáveis.

Novo trabalho publicado em CiênciaDescreve experimentos que surgem de cálculos teóricos, como aqueles conduzidos por uma equipe da Rutgers liderada por Jedediah Pixley, professor associado do Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Artes e Ciências da Rutgers.

As previsões foram confirmadas

Os experimentos confirmaram as previsões de Jedediah Pixley e Pavel Volkov, que na época era pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Harvard. Centro Rutgers de Teoria dos Materiais.

Estas previsões, baseadas em modelos matemáticos concebidos pelos investigadores para representar o comportamento físico quântico fundamental, previram como os supercondutores de cobre se comportariam se fossem colocados próximos uns dos outros em configurações específicas e em ângulos diferentes.

Supercondutores em nossa vida diária

Supercondutores já estão em uso hoje. Desde a década de 1970, os cientistas têm usado ímãs supercondutores para gerar os poderosos campos magnéticos necessários para operar máquinas de ressonância magnética (MRI). Os trens de levitação magnética que utilizam esta tecnologia foram introduzidos na década de 1980. Mais recentemente, os cientistas aproveitaram o poder dos ímãs supercondutores para direcionar feixes de elétrons em dispositivos experimentais, como síncrotrons e aceleradores.

No futuro, os cientistas prevêem um mundo em que redes eléctricas ultra-eficientes, chips de computador ultra-rápidos e energeticamente eficientes, e até mesmo computadores quânticos, sejam alimentados por novos tipos de materiais supercondutores.

Experiências promissoras

Novos experimentos que comprovaram a validade das ideias de Pixley e Volkov foram conduzidos por uma equipe deUniversidade de Harvard Liderado pelo professor e físico Philip Kim.

” Pegamos dois supercondutores de cobre – que são materiais realmente interessantes – e juntando-os e torcendo-os de maneira precisa, criamos outra coisa que é muito interessante: outro supercondutor que poderia ter muitas aplicações tecnológicas. disse Jedidiah Pixley, um teórico da matéria condensada.

Devido às suas propriedades únicas, o novo supercondutor é um candidato promissor para o primeiro diodo supercondutor de alta temperatura do mundo, que é essencialmente um interruptor que controla o fluxo de corrente elétrica, disseram os pesquisadores. Tal dispositivo poderia apoiar indústrias emergentes, como a computação quântica, que dependem de fenómenos efémeros produzidos em materiais como os supercondutores.

Rumo a novas experiências

Jedediah Pixley, que ingressou no corpo docente da Rutgers em 2017, obteve seu doutorado estudando as condições envolvidas na produção de supercondutividade em materiais não convencionais. As pesquisas mais recentes expandem o campo dacom.twistronic“, que envolve torcer camadas planas de materiais bidimensionais para produzir efeitos físicos no nível subatômico que podem ser observados no nível macroscópico.

” Será muito interessante estender esses experimentos a outras configurações de supercondutores – monocamadas torcidas e algumas multicamadas torcidas de supercondutores com pequenos ângulos de torção. “Jedediah Pixley acrescentou.

Outros pesquisadores envolvidos no estudo incluem cientistas da Universidade da Colúmbia Britânica, do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Instituto Leibniz de Pesquisa de Sólidos e Materiais na Alemanha, da Universidade Nacional de Seul na Coreia do Sul e do Instituto Nacional de Ciência de Materiais no Japão.

Artigo: “A simetria de reversão de tempo quebra a supercondutividade entre supercondutores de cobre trançado” – DOI: doi: 10.1126/science.abl8371

[ Rédaction ]