Opinião

Jul 11, 2023

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Ensaio de Convidado

Por Andrew Cote

Cote é um físico engenheiro que trabalhou com supercondutores em laboratórios de física de matéria condensada e aceleradores de partículas e projetou sistemas magnéticos supercondutores para fusão nuclear.

As últimas três semanas testemunharam a dramática ascensão e queda de um novo candidato ao Santo Graal da ciência dos materiais: um supercondutor que funciona à temperatura ambiente. Em 22 de julho, uma equipa de investigadores na Coreia do Sul relatou as suas descobertas sobre um composto que chamaram de LK-99, alegando que a sua descoberta era um “novo momento histórico” que iria “abrir uma nova era para a humanidade”. Seguiu-se um frenesi turbulento de discussões on-line sobre física e publicações rápidas, apenas para fracassar duas semanas depois. LK-99, ao que parecia, era um fracasso.

O interesse público em torno do LK-99 era tanto um fenômeno social quanto científico. O grande volume de discussões on-line em fóruns, bate-papos em grupo, Reddit e X, o aplicativo anteriormente conhecido como Twitter, chamou a atenção de cientistas pesquisadores que começaram a realizar simulações e experimentos para replicar ou refutar as afirmações da equipe coreana. Por um breve momento, um grande público de pessoas novas na supercondutividade sentiu um fascínio repentino por uma área de nicho da ciência dos materiais, buscando uma resposta para uma pergunta raramente ouvida, mas profunda: a humanidade acabara de entrar em uma nova era de ouro?

Sempre que a energia elétrica passa por uma linha de transmissão, parte é perdida como calor residual, um imposto onipresente imposto pelas leis da natureza. O potencial milagroso dos supercondutores é que eles transportam eletricidade por grandes distâncias com eficiência perfeita. Se algum dia descobrirmos como fabricá-los de forma barata e fazê-los funcionar à temperatura ambiente, em vez de apenas centenas de graus abaixo de zero, isso revolucionaria a nossa economia e ajudaria a salvar o ambiente. Os supercondutores também podem realizar feitos como poderosos campos magnéticos e levitação no ar, possibilitando novas categorias de dispositivos eletrônicos, computadores e meios de transporte.

Infelizmente, o material de temperatura mais alta atualmente conhecido por ser supercondutor só o faz a -10 graus, enquanto precisa ser colocado sob uma pressão de cerca de 1,9 milhão de atmosferas. Os materiais que superconduzem à pressão ambiente requerem temperaturas abaixo de aproximadamente -150 graus, limitando seu uso a aplicações onde a engenharia criogênica vale a pena, como imagens médicas e física experimental.

A busca por uma temperatura ambiente

supercondutor

Nas últimas décadas, os cientistas descobriram materiais que superconduzem em temperaturas cada vez mais altas.

100°F

Temperatura do quarto

0

Muitos dos supercondutores de temperatura mais alta requerem pressão extrema, de 100.000 a milhões de atmosferas, para operar.

-100

-200

-300

Nitrogenio liquido

-400

Hidrogênio líquido

1940

1960

1980

2000

2020

A busca por um supercondutor à temperatura ambiente

Nas últimas décadas, os cientistas descobriram materiais que superconduzem em temperaturas cada vez mais altas.

100°F

Temperatura do quarto

0

Muitos dos supercondutores de temperatura mais alta requerem pressão extrema, de 100.000 a milhões de atmosferas, para operar.

-100

-200

-300

Nitrogenio liquido

-400

Hidrogênio líquido

1940

1960

1980

2000

2020

Fonte: Baseado em trabalhos de tese publicados por Olivier Gingras (2021) e Pia Jensen Ray (2015).

Gráfico de Sara Chodosh.

Essas propriedades são possíveis nos supercondutores pela maneira como os elétrons se movem através deles de maneira diferente da dos metais comuns. No cobre e em outros materiais eletricamente condutores, imagine uma bola de corrente elétrica caindo no topo de uma máquina Plinko, saltando em pinos até o fim. Cada salto transfere um pouco de energia da bola para um pino – esse é o imposto térmico em ação. Em um supercondutor, as bolas de corrente elétrica deslizam suavemente, como bolas de gude ao longo de um trilho. Sem calor, sem perda de energia.