Recorde de supercondutividade quebrado por composto que tem cheiro de ovo podre

Henrique
By Henrique dezembro 16, 2014 07:21 Updated

Recorde de supercondutividade quebrado por composto que tem cheiro de ovo podre

Story Highlights

  • Par de Cooper
  • Sulfeto de hidrogênio
  • Supercondutor
  • Teoria BCS

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Por cerca de 30 anos a busca por um supercondutor à temperatura ambiente tem focado em materiais exóticos conhecidos como cupratos, que podem conduzir correntes sem perda de energia como calor em temperaturas de até 164 K (-109 °C). Mas, os cientistas dizem que esse record foi quebrado utilizando a molécula comum chamada sulfeto de hidrogênio (H2S). Ao submeter uma pequena amostra do material a pressões próximas às encontradas no núcleo da Terra, os pesquisadores dizem que o H2S tornou-se supercondutor a 190 K (-83 °C).

“Se o resultado for reproduzível, será um choque,” diz Robert Cava, um químico do estado-sólido da Universidade de Princeton em New Jersey. “Isso seria uma descoberta histórica.”

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De acordo com a teoria estabelecida de supercondutividade – chamada teoria BCS, devido aos sobrenomes de seus criadores, John Bardeen, Leon Cooper e Robert Schrieffer – vibrações nos átomos de um cristal podem levar os elétrons a formar “Pares de Cooper”, que são capazes de fluir pelo cristal sem nenhuma resistência. A teoria BCS foi desenvolvida nos anos 1950, mas muitos cientistas acreditam que ela não é capaz de explicar a supercondutividade em cupratos, que foi descoberta apenas em 1986 ou em pnictidos de ferro, descobertas em 2006.

Os cientistas esperam que a teoria BCS possa guia-los na busca por outros tipos de supercondutores de alta temperatura, especialmente em materiais contendo elementos leves como o hidrogênio. Estes geram vibrações mais rápidas que formam ligações mais fortes entre pares de elétrons.

A mais recente pesquisa se baseia no trabalho de Neil Ashcroft, um físico da Universidade de Cornell, em Ítaca, New York, que estudou o potencial de supercondutância em compostos de hidrogênio. Mais especificamente, a pesquisa investiga uma previsão teórica de um grupo de físicos chineses de que o sulfeto de hidrogênio deve continuar supercondutor até cerca de 80 K quando exposto a uma pressão de 1,6 milhões de atmosferas. Uma pressão tão grande seria capaz de espremer juntos os Pares de Cooper, tornando-os menos suscetíveis a serem destruídos por flutuações térmicas.

Mikhail Eremets e seus colegas do Max Planck Institute for Chemistry em Mainz, Alemanha, colocaram uma amostra de sulfeto de hidrogênio, de cerca de um centésimo de milímetro de diâmetro, entre as pontas de duas bigornas de diamante e, então, usaram eletrodos para medir como a resistência elétrica do material mudava enquanto a temperatura era resfriada rumo ao zero absoluto. Eles descobriram que, sob uma pressão de 1,8 milhões de atmosferas, a resistência despenca subitamente em cerca de 190 K, sugerindo que uma transição para a supercondutividade ocorrera.

Os cientistas atribuem esta “temperatura crítica” mais alta que o esperado à transformação do sulfeto de hidrogênio em moléculas contendo um número relativamente maior de átomos de hidrogênio. Estas moléculas poderiam, dizem eles, permanecer supercondutoras a estas temperaturas.

Os pesquisadores têm relatado várias linhas de evidência que suportam suas afirmações de supercondutividade em altas temperaturas, incluindo terem observado uma temperatura de transição muito mais baixa (90 K) quando trocaram deuterato de enxofre por hidreto de enxofre. Os átomos mais pesados, segundo eles, atrapalhariam a supercondutividade ao desacelerar a velocidade das vibrações nos cristais. A equipe postou os resultados no repositório arXiv em 1º de dezembro.

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Se for confirmado por outras equipes, estes resultados podem representar um grande incremento na temperatura crítica obtível através das interações entre elétrons e vibrações cristalinas. O recorde atual (em diborato de magnésio) está em 39 K. Até o momento, Eremets e seus colegas têm evidências muito fortes, “Não consigo encontrar nada que salte do artigo e que esteja errado, assim como as demais pessoas que o leram”, diz Paul Grant, um físico de matéria-condensada e diretor da W2agz Technologies em San Jose, California. O trabalho, acrescenta, “criou uma celeuma na comunidade de supercondutância”.

Alexander Gurevich, um teórico na Universidade Old Dominion em Norfolk, Virginia, concorda que os resultados podem representar um avanço significativo nas pesquisas de supercondutividade”, mas que, no momento, permanece cauteloso. Ele diz que os autores ainda precisam demonstrar uma das marcas da supercondutância, conhecida como Efeito de Meissner, na qual um material expele linhas de campo magnético enquanto se resfria a um estado de supercondutibilidade. “Eu realmente espero que este trabalho estimule outros grupos a reproduzir o experimento”, adiciona.

Quanto à utilidade prática do trabalho, Eremets e seus colegas dizem que agora pode ser possível encontrar temperaturas críticas altas em outros materiais contendo hidrogênio, como fulerenos baseados em carbono ou hidrocarbonetos aromáticos. Estes, dizem, podem ser transformados em supercondutores pela mistura de pequenas frações de outros elementos em vez de pela aplicação de altas pressões. Cava, entretanto, alerta que ainda é muito cedo para considerar aplicações possíveis. “Se estas propriedades podem ser conseguidas para outros hidretos em temperaturas ambientes ainda é uma pergunta que não cabe especular”, diz ele.

FONTE: http://www.scientificamerican.com/article/superconductivity-record-broken-with-rotten-egg-smelling-compound/

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