Físicos afirmam criação de supercondutor em condições quase ambientais: ScienceAlert

Poucas descobertas na ciência revolucionariam a tecnologia como um material que atinge a supercondutividade à temperatura ambiente e sob pressões relativamente suaves.

Uma equipe de físicos liderada por Ranga Dias, físico da Universidade de Rochester, em Nova York agora afirma que eles podem tê-lo quebrado, demonstra uma O metal de terras raras chamado lutécio combinado com hidrogênio e nitrogênio pode conduzir eletricidade sem resistência a 21 graus Celsius (70 graus Fahrenheit) e cerca de 10.000 atmosferas de pressão. os relatórios da equipe.

Isso pode soar como se ainda fosse uma alta pressão inutilizável, mas isso pesquisadores notam que em processos técnicos como a produção de cavacos de hoje, pressões ainda mais altas são usadas atualmente, de modo que isso seja possível fora de um laboratório especializado.

Se confirmado por outros pesquisadores, seria um grande avanço no desenvolvimento de dispositivos que não desperdiçam energia com calor ao gerar eletricidade.

Idealmente, isso poderia um dia ser usado para projetar computadores mais eficientes; trens maglev mais rápidos e suaves; tecnologia superior de raios-x; e reatores de fusão nuclear ainda mais poderosos.

“Com este material veio o início da supercondutividade envolvente e das tecnologias aplicadas”, disse a equipe em um comunicado de imprensa.

Os pesquisadores apelidaram o material de “matéria vermelha” porque o material muda drasticamente de azul para rosa quando se torna supercondutor e depois para vermelho quando se torna um metal não supercondutor.

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Antes de ficar muito empolgado, lembre-se de que, por enquanto, esta é apenas uma equipe de pesquisa compartilhando suas próprias observações. Os dados foram publicados na renomada revista Natureza, e certamente causará muita discussão. Já existe muito ceticismo saudável no mundo da física.

Uma das principais preocupações é que o mesmo grupo de pesquisa publicou reivindicações de um supercondutor de temperatura ambiente semelhante em 2020. Esta afirmação foi posteriormente retirado por Natureza devido a problemas de reprodutibilidade e questões de dados.

A supercondutividade é tão importante porque quando a eletricidade viaja pelos fios – digamos, de uma estação de energia para sua casa ou através do circuito interno do seu smartphone – geralmente encontra atrito. Essa resistência faz com que a energia seja perdida na forma de calor.

Em 1911os pesquisadores descobriram que existem alguns materiais que perderam essa resistência sob frio extremo e alta pressão.

Sob essas condições extremas, o comportamento quântico dos elétrons dentro dos supercondutores se amplifica para permitir que eles formem o que é conhecido como Casais Cooperpermitindo que eles se movam através do material com perfeita eficiência.

A supercondutividade é relativamente fácil de detectar porque também resulta em ejeção de material campos de fluxo magnético.

Mas tornar os materiais supercondutores em temperaturas e pressões eficientes e práticas tem sido um desafio incrível, e algo em que os físicos trabalham há décadas.

A equipe da Universidade de Rochester afirma que agora está perto dele com reddmatter.

Para criar o material, os pesquisadores desenvolveram uma mistura de gás que consistia em 99% de hidrogênio e 1% de nitrogênio. Deixe em uma câmara com lutécio por alguns dias 200 graus Celsiusos componentes reagiram para formar um composto azul marcante.

A equipe então colocou o material em uma bigorna de diamante, que é usada para colocar os materiais sob extrema pressão.

À medida que a pressão aumentava, o material sofria um “transformação visual clara‘ passou de azul para rosa quando se tornou supercondutor – algo que a equipe confirmou medindo os campos magnéticos ao redor do material e sua condutividade elétrica.

Gráfico mostrando as mudanças de pressão
(Dasenbrock-Gammon et al.Natureza, 2023)

À medida que a pressão continuou a aumentar, o material ficou vermelho brilhante, passou por sua fase supercondutora e entrou em um estado metálico não supercondutor.

Reddmatter mostrou supercondutividade em cerca de 21 graus Celsius (70 Fahrenheit) quando comprimido a uma pressão de 145.000 libras por polegada quadrada.

Isso ainda é sobre 10.000 vezes a pressão da atmosfera da Terra, portanto, ainda exigiria os tipos certos de estruturas e equipamentos para colocá-lo em uso prático. É improvável que seu telefone receba superpoderes tão cedo.

Mas é uma pressão significativamente menor do que outros candidatos a supercondutores de temperatura ambiente, que exigem milhões de vezes a pressão atmosférica.

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Um dos grandes problemas agora é que os pesquisadores não estão completo certeza sobre a estrutura exata da matéria vermelha. Isso torna difícil entender como ele se torna supercondutor.

Há evidências de que a supercondutividade pode ser alcançada por um mecanismo diferente de outros supercondutores, de acordo com os físicos ChangQing Jin e David Ceperley, que não participaram da pesquisa. nota em um acompanhamento Natureza Item novo e respeitado.

“[The] O modelo estrutural… sugere que relativamente pouco hidrogênio está presente nas amostras dos autores em comparação com compostos supercondutores semelhantes.” você escreve.

“Mais pesquisas são necessárias para confirmar isso [the] material é um supercondutor de alta temperatura e, em seguida, entender se esse estado é impulsionado por pares de Cooper induzidos por vibração ou por algum mecanismo não convencional que ainda não foi descoberto.”

diapositivos admite Ainda há muito a entender sobre como a matéria vermelha atinge a supercondutividade. Mas ele continua otimista de que a matéria vermelha é um primeiro passo importante, mesmo que acabe não sendo o melhor supercondutor que existe.

“Na vida cotidiana, temos muitos metais diferentes que usamos para diferentes aplicações, então também precisaremos de diferentes tipos de materiais supercondutores”. disse dias.

“Um caminho para eletrônicos de consumo supercondutores, linhas de transmissão de energia, transporte e grandes melhorias de confinamento magnético para fusão é agora uma realidade”, disse. ele adicionou.

“Acreditamos que agora estamos na era da supercondutividade moderna.”

A pesquisa foi publicada em Natureza.

By Gabriel Ana

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