Físicos afirmam a criação de um supercondutor em condições próximas do ambiente: WebCuriosos

Nota do editor (8 de novembro de 2023): Natureza agora retirou o papel. Você pode ler mais aqui.

Nota do editor (27 de setembro de 2023):Os co-autores deste artigo têm pediu que fosse retirado devido a falhas no relatório.

História original: Alguns as descobertas na ciência revolucionariam a tecnologia tanto quanto um material que atinge a supercondutividade à temperatura ambiente, sob pressões relativamente suaves.

Uma equipe de físicos liderado por Ranga Dias, físico da Universidade de Rochester, em Nova York agora afirma que podem tê-lo decifrado, demonstrando uma 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 apenas 10.000 atmosferas de pressão, a equipe relata.

Pode parecer que ainda é uma pressão inutilizável, mas o nota dos pesquisadores que pressões ainda mais altas são usadas atualmente em processos de engenharia, como a fabricação de chips, então é algo que pode ser alcançado fora de um laboratório especializado.

Se confirmado por outros pesquisadores, isso seria um grande avanço na criação de dispositivos que não desperdiçam energia com calor ao produzir corrente.

Idealmente, isso poderia um dia ser usado para criar computadores mais eficientes; trens maglev mais rápidos e sem atrito; tecnologia superior de raios X; e reatores de fusão nuclear ainda mais poderosos.

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

Os pesquisadores apelidaram o material de 'matéria vermelha' devido ao material mudar drasticamente de azul para rosa à medida que se torna supercondutor, e mais tarde para vermelho à medida que se torna um metal não supercondutor.

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Antes que você fique muito animado, lembre-se de que, por enquanto, esta é apenas uma equipe de pesquisadores compartilhando suas próprias observações. Os dados foram publicados na prestigiada revista Naturezae certamente gerará muito debate. Já existe muito ceticismo saudável no mundo da física.

Uma das principais preocupações é que este mesmo grupo de investigadores publicou alegações de uma descoberta semelhante de supercondutores à temperatura ambiente, em 2020. Esta afirmação foi posteriormente retraído por Natureza devido a problemas de reprodutibilidade e dúvidas sobre os dados.

A supercondutividade é um grande problema porque, normalmente, quando a eletricidade flui através dos fios – digamos, indo de uma usina até sua casa, ou através dos circuitos internos do seu smartphone – ela encontra atrito. Essa resistência resulta na perda de energia na forma de calor.

Em 1911os pesquisadores identificaram que havia alguns materiais que perdiam essa resistência sob frio extremo e alta pressão.

Nessas condições extremas, o comportamento quântico dos elétrons dentro dos supercondutores se fortalece para permitir que formem o que é conhecido como Pares de Cooperpermitindo-lhes percorrer o material com perfeita eficiência.

A supercondutividade é relativamente fácil de detectar, pois também resulta na expulsão de material campos de fluxo magnético.

Mas fazer com que os materiais superconduzam a temperaturas e níveis de pressão eficientes e práticos tem sido incrivelmente desafiador, e algo em que os físicos passaram décadas trabalhando.

A equipe da Universidade de Rochester afirma que agora conseguiu chegar perto disso com a matéria vermelha.

Para criar o material, os pesquisadores desenvolveram uma mistura de gases composta por 99% de hidrogênio e 1% de nitrogênio. Deixado em uma câmara com lutécio por alguns dias 200 graus Celsiusos componentes reagiram para formar um composto azul impressionante.

A equipe então colocou o material dentro de uma bigorna de diamante usada para colocar materiais sob extrema pressão.

À medida que a pressão aumentou, o material sofreu um “transformação visual marcante“, passando de azul para rosa à medida que se tornou supercondutor – algo que a equipe confirmou medindo tanto os campos magnéticos ao redor do material quanto sua condutividade elétrica.

À medida que a pressão continuou a aumentar, o material tornou-se vermelho brilhante, passando pela sua fase supercondutora e entrando num estado metálico não supercondutor.

Reddmatter exibiu supercondutividade em torno de 21 graus Celsius (70 Fahreneheit), quando comprimida a uma pressão de 145.000 libras por polegada quadrada.

Isso ainda é aproximadamente 10.000 vezes a pressão da atmosfera da Terraportanto, ainda seriam necessários os tipos certos de estruturas e equipamentos para fazer uso prático dele. É improvável que dê superpoderes ao seu telefone tão cedo.

Mas é uma pressão significativamente mais baixa do que outros candidatos a supercondutores de temperatura ambiente, que requerem milhões de vezes a pressão atmosférica.

https://www.youtube.com/watch?v=ryJxMYX7YEU

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

Há indicações de que pode estar alcançando a supercondutividade através de um mecanismo diferente de outros supercondutores, os físicos ChangQing Jin e David Ceperley, que não estiveram envolvidos na pesquisa, nota em um acompanhamento Natureza Artigo novo e de visualizações.

“[The] modelo estrutural… sugere que há relativamente pouco hidrogênio presente nas amostras dos autores em comparação com compostos supercondutores semelhantes,” eles escrevem.

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

Dias admite ainda há muito a ser entendido sobre como a matéria vermelha atinge a supercondutividade. Mas ele continua otimista, pois a matéria é um primeiro passo importante, mesmo que não acabe sendo o melhor supercondutor que existe.

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

“Um caminho para produtos eletrônicos de consumo supercondutores, linhas de transferência de energia, transporte e melhorias significativas no confinamento magnético para fusão são agora uma realidade.” ele adicionou.

“Acreditamos que estamos agora na era moderna dos supercondutores.”

A pesquisa foi publicada em Natureza.