Finalmente um supercondutor viável? Talvez seja melhor esperar pelo VAR

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2023

Uma amostra de aproximadamente um milímetro de diâmetro de hidreto de lutécio, um material supercondutor criado em laboratório.
[Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]

ATENÇÃO - Artigo retratado

O artigo científico que serviu de base para a reportagem abaixo foi retratado ("despublicado") pela revista Nature em 07/11/2023, o que significa que as conclusões do artigo original não se sustentaram, não podendo ser replicadas por outros grupos.

Desta forma, a reportagem abaixo deve ser desconsiderada por não ter mais valor - para seguir a linha editorial adotada, o VAR decidiu que o resultado não valeu.

Como sempre acontece nestes casos, o Site Inovação Tecnológica mantém a reportagem original conforme publicada, apenas para registro histórico.

Esperando pelo VAR

Pesquisadores da Universidade de Rochester, nos EUA, afirmam ter criado um material supercondutor em temperatura e pressão baixas o suficiente para aplicações práticas.

Esta poderia ser apenas mais uma notícia altamente promissora, com largo impacto tecnológico, mas ela está sendo recebida com enorme ceticismo pela comunidade científica.

Acontece que, em 2020, esta mesma equipe anunciou ter alcançado a supercondutividade a temperatura ambiente, mas depois a descoberta foi desmentida e o artigo científico que a descrevia foi despublicado pela revista Nature.

Embora seja a mesma revista que agora está publicando este novo trabalho, a comunidade científica está em compasso de espera, como jogadores de futebol esperando a decisão do VAR para comemorar o gol.

E, neste caso, a decisão do VAR só virá quando outras equipes conseguirem repetir o experimento e obtiverem os mesmos resultados.

O material foi apelidado de "matéria vermelha" porque passa do azul ao vermelho brilhante conforme a pressão aumenta.
[Imagem: Nathan Dasenbrock-Gammon et al. - 10.1038/s41586-023-05742-0]

Supercondutor de lutécio

O anúncio da equipe envolve a síntese de um material que apresenta supercondutividade a 21 ºC e pressões inferiores a 1% (10 kilobars ou 145.000 psi) daquelas necessárias para os supercondutores de mais alta temperatura existentes hoje.

O material é um hidreto de lutécio (Lu) dopado com nitrogênio (NDLH) .

A síntese do material começou com uma mistura gasosa de 99% de hidrogênio e 1% de nitrogênio, à qual foi adicionada uma amostra pura de lutécio. Essa mistura foi deixada em repouso por três dias a 200 ºC, para permitir que os elementos reagissem. O composto resultante (lutécio-nitrogênio-hidrogênio) apresentou uma cor azul brilhante.

Começaram então os testes de supercondutividade, com a amostra sendo colocada sob pressão em uma bigorna de diamante. Curiosamente, o material apresentou uma transformação visual inesperada, passando de azul para rosa, quando a equipe detectou a supercondutividade. Aumentando a pressão, a supercondutividade desaparece, com o material passando para um vermelho brilhante.

"Era um vermelho muito brilhante," contou o professor Ranga Dias. "Fiquei chocado ao ver cores com essa intensidade. Sugerimos com humor um codinome para o material neste estado - "matéria vermelha" - em homenagem a um material que Spock criou no popular filme Jornada na Estrelas de 2009."

Embora 145.000 psi ainda possa parecer muito - a pressão ao nível do mar é de cerca de 15 psi - as técnicas de engenharia de tensão usadas rotineiramente na fabricação de chips, por exemplo, incorporam materiais mantidos unidos por pressões químicas internas ainda maiores - o silício expandido, ou tensionado (strained), tornou-se a grande estrela da indústria microeletrônica nos últimos 20 anos.

Além disso, essa pressão é quase 100 vezes mais baixa do que a necessária para gerar a supercondutividade em experimentos anteriores. A própria equipe já relatou a criação de dois materiais - hidreto de enxofre carbonáceo e superhidreto de ítrio - que são supercondutores a 14 ºC/39 milhões de psi e -11 ºC/26 milhões de psi, respectivamente.

O experimento foi realizado dentro de uma bigorna de diamante.
[Imagem: Nathan Dasenbrock-Gammon et al. - 10.1038/s41586-023-05742-0]

Lutécio

Os hidretos, criados pela combinação de metais de terras raras com hidrogênio e, em seguida, recebendo nitrogênio ou carbono, tornaram-se a receita preferida dos cientistas para a criação de materiais supercondutores nos últimos anos.

Os supercondutores mais bem-sucedidos geralmente são hidretos contendo átomos com núcleos pequenos, como lantânio e ítrio. A equipe queria testar outros lantanídeos, mas percebeu que suas estruturas eletrônicas - sobretudo camadas de elétrons 4f parcialmente preenchidas - atrapalham chegar à supercondutividade. Foi então que eles partiram para o lutécio, que tem uma camada 4f completa, uma configuração que favorece o acoplamento elétron-fônon necessário para que a supercondutividade ocorra em temperatura ambiente.

"A questão principal era: Como vamos estabilizar isso para diminuir a pressão necessária? E foi aí que o nitrogênio entrou em cena," contou Dias.

O nitrogênio, assim como o carbono que a equipe já havia usado antes, tem uma estrutura atômica rígida, que pode ser usada para criar uma rede mais estável, semelhante a uma gaiola. Essa estrutura fornece a estabilidade para que a supercondutividade ocorra em pressões mais baixas, escreveu a equipe.

Agora é só esperar até que outras equipes consigam confirmar tudo isto, e então possamos comemorar esse supergol.

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