Descoberta de “Reddmatter” pelos cientistas – um supercondutor revolucionário de temperatura ambiente

por Liam O’Connor
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Os pesquisadores descobriram uma maneira de tornar os materiais supercondutores em temperaturas e pressões mais baixas.

Uma equipe de pesquisadores do Universidade de Rochester alcançou recentemente um marco incrível – a criação de materiais que podem atuar como supercondutores, mas requerem menos calor e pressão do que antes para funcionar corretamente.

Uma equipe liderada pelo professor Ranga Dias criou algo novo – um material chamado hidreto de lutécio dopado com nitrogênio. Este material pode se tornar um tipo de supercondutor quando exposto a temperaturas de 69 graus Fahrenheit e pressão de 10 quilobares (145.000 libras por polegada quadrada). E com esta descoberta, os cientistas veem potencial para criar novas tecnologias!

145.000 psi podem parecer muito altos (a pressão ao nível do mar é de cerca de 15 psi). Mas na fabricação de chips, os cientistas usam métodos que lhes permitem trabalhar com materiais unidos por pressões internas ainda mais fortes.

E usando técnicas especializadas, os pesquisadores conseguiram atingir o mesmo estado de supercondutividade em temperaturas mais altas e pressões mais baixas.

“Reddmatter” – A Revolutionary Room-Temperature Superconductor
A Universidade de Rochester acaba de fazer um avanço que poderá mudar a face da tecnologia moderna. Após anos de experimentação e investigação, os seus cientistas desenvolveram uma substância supercondutora que é capaz de manter as suas propriedades eficientes mesmo a baixas temperaturas e pressões. Esta é uma conquista incrível e que pode revolucionar a forma como encaramos a energia e o consumo de energia.

A substância inovadora é composta por uma mistura de elementos de terras raras, permitindo-lhe manter as suas propriedades a temperaturas e pressões muito mais baixas do que se pensava ser possível. Isto abre novas possibilidades para o desenvolvimento de fontes de energia eficientes, tais como métodos mais eficientes de armazenamento de energia e utilização de recursos renováveis.

As implicações desta descoberta são de longo alcance e as possibilidades para a sua utilização são infinitas. Desde alimentar os dispositivos mais sofisticados até revolucionar a forma como utilizamos a energia, o potencial desta nova substância supercondutora é simplesmente revolucionário.

Os cientistas da Universidade de Rochester realizaram um feito importante que poderá mudar a forma como encaramos a produção e o consumo de energia. O seu avanço tem o potencial de revolucionar a forma como utilizamos a energia e alimentamos as nossas vidas, e os seus esforços devem ser elogiados pela sua dedicação e trabalho árduo.

Os cientistas têm procurado um grande avanço na física há mais de cem anos. Os materiais supercondutores são especiais por dois motivos principais: sua resistência elétrica desaparece completamente e eles podem interromper os campos magnéticos que se aproximam deles. Isso significa que esses materiais podem ser usados para construir redes elétricas, onde a eletricidade consegue viajar sem perder energia – algo que geralmente acontece quando há muita resistência nos fios. Na verdade, o uso de supercondutores pode até economizar até 200 milhões de megawatts-hora (MWh) de energia!

  • Os trens que usam ímãs para flutuar se movem mais rápido e não precisam de atrito.
  • Equipamento médico mais barato para escanear o corpo, como ressonância magnética (ressonância magnética) e magnetocardiografia.
  • Computadores e dispositivos de memória que funcionam com mais eficiência.
  • Máquinas chamadas Tokamaks que usam forças magnéticas para gerar energia ilimitada a partir de átomos.

A equipe de Dias descobriu dois novos materiais que podem atuar como supercondutores. Esses materiais funcionam a temperaturas de 58 graus Fahrenheit e pressões de 39 milhões de Psi e 12 graus Fahrenheit e 26 milhões de Psi (respectivamente). Eles escreveram artigos sobre esta descoberta em revistas como Nature e Physical Review Letters.

Como a nova descoberta é tão importante, Dias e a sua equipa trabalharam arduamente para garantir que a sua investigação não fosse criticada. Um artigo anterior deles, publicado na Nature, teve que ser retratado pelos editores, mas agora foi reenviado com dados extras que confirmam as descobertas originais. Esses dados foram coletados em dois laboratórios científicos diferentes, onde um grupo de cientistas viu a transição supercondutora ao vivo. O mesmo método também está sendo usado para o artigo mais recente.

Cinco estudantes de pós-graduação do laboratório de Dias – Nathan Dasenbrock-Gammon, Elliot Snider, Raymond McBride, Hiranya Pasan e Dylan Durkee – são os principais autores de um projeto. Segundo Dias, todos do grupo fizeram experimentos juntos, em equipe.

Alcançando novos patamares na tecnologia de supercondutores

Todos nós temos diferentes habilidades e habilidades que nos tornam únicos. Embora alguns de nossos talentos possam ser mais naturais para nós do que outros, a prática e o trabalho árduo podem ajudar a desenvolver qualquer conjunto de habilidades. Não importa o quão desafiador seja aprender algo, ter paciência e dedicação lhe dará o impulso necessário para ter sucesso!

Os cientistas encontraram uma solução para criar materiais que podem conduzir eletricidade sem qualquer resistência. Eles produzem hidretos, que são basicamente uma combinação de metais de terras raras e hidrogênio, além de nitrogênio ou carbono. Esta mistura ajuda a formar gaiolas especiais em torno dos íons metálicos de terras raras. Os elétrons liberados por esses íons diminuem a pressão necessária para criar supercondutividade. Então, em termos simples, a mistura especial de elementos nos ajuda a fazer com que a eletricidade flua de maneira mais suave.

No passado, as pessoas tentaram usar todos os tipos de metais – como o ítrio – para fazer algo especial chamado supercondutor. Mas só funcionou em temperaturas ou pressões muito altas que não podem ser usadas na vida cotidiana.

Então, desta vez, um cientista chamado Dias procurou outro lugar para tentar encontrar uma resposta. Ele examinou mais de perto a tabela periódica (o gráfico que organiza os elementos).

Reaching New Heights in Superconductor Technology
Uma amostra de hidreto de lutécio com aproximadamente um milímetro de diâmetro, um material supercondutor criado no laboratório do cientista de Rochester Ranga Dias, visto através de um microscópio. Esta imagem composta é o resultado do empilhamento de foco e do aprimoramento de cores de várias imagens. Crédito: foto da Universidade de Rochester / J. Adam Fenster)

Os cientistas pensaram que o lutécio (um elemento químico) era uma ótima escolha para estudar porque tem 14 elétrons preenchidos em sua órbita f, o que pode ajudar a ocorrer a supercondutividade mesmo em temperaturas normais. O próximo passo foi fazer isso acontecer e é aí que entra o nitrogênio.

O nitrogênio é um elemento assim como o carbono, que possui átomos rígidos que, quando formados juntos, formam uma estrutura forte. Isso ajuda a criar um material mais resistente e permite que a supercondutividade, o que significa que a corrente pode viajar sem resistência, ocorra em pressões mais baixas.

A equipe de Dias misturou hidrogênio 99% e nitrogênio 1% em um recipiente especial. Em seguida, eles também adicionaram lutécio puro à mistura e aqueceram-na a 392°F por dois ou três dias.

No início, este composto lutécio-nitrogênio-hidrogênio parecia azul. Mas quando foi comprimido dentro de uma bigorna de diamante, algo surpreendente aconteceu; a cor mudou de azul para rosa quando se tornou supercondutor e depois mudou novamente para um tom vermelho metálico brilhante quando perdeu suas propriedades supercondutoras.

Quando Dias viu esse material vermelho brilhante, ficou impressionado com sua cor intensa. De brincadeira, deram-lhe o nome de 'reddmatter', que vem de um material do filme Star Trek 2009. O que é ainda mais surpreendente do que isso é que você só precisa de 145.000 psi de força para torná-lo supercondutor – esse número é muito menor do que qualquer outra pressão criada em seu laboratório antes.

Revelando uma nova era de supercondutores!

O Professor Dias recebeu uma bolsa de duas organizações diferentes, a National Science Foundation e o Departamento de Energia dos EUA. Com esse financiamento, seu laboratório conseguiu descobrir se é possível usar material supercondutor em temperaturas normais/confortáveis, mantendo a pressão baixa o suficiente para aplicações diárias.

“Agora é possível usar tecnologia supercondutora para coisas como eletrônicos de consumo, linhas de transferência de energia, transporte e melhorar o confinamento magnético para fusão”, disse Dias. “Estamos entrando em uma nova era de supercondutores!”

Os cientistas prevêem que o NDLH, um tipo especial de hidreto de lutécio com nitrogênio em seu interior, poderia ajudar a fazer com que as máquinas tokamak funcionassem melhor. Tokamaks são grandes máquinas em forma de donut que usam campos magnéticos para criar plasma realmente quente e tentar alcançar a fusão. O lutécio especial tem um “enorme campo magnético” mesmo em temperaturas normais – o que significa que pode realmente ajudar a fazer com que estas máquinas funcionem de forma mais suave do que antes.

Dias está entusiasmado em usar dados de experimentos de supercondutores em seu laboratório e combiná-los com algoritmos de aprendizado de máquina. Isso o ajudará a prever quais combinações de metais de terras raras, nitrogênio, hidrogênio e carbono podem se tornar materiais supercondutores.

Usamos muitos metais diferentes todos os dias para trabalhos diferentes. Assim, os cientistas precisam de vários tipos de materiais supercondutores para diferentes tarefas. O professor Dias e o membro de sua equipe, Keith Lawlor, estão atualmente trabalhando na fabricação desses materiais com a ajuda de um grande computador do Centro de Computação Integrada de Pesquisa da Universidade de Rochester.

Explorando a ciência da supercondutividade com o Center for Superconducting Innovation

Recentemente, o grupo de pesquisa de Dias mudou-se para um laboratório novo e maior na Universidade de Rochester. Esta mudança faz parte de um plano emocionante para iniciar um novo Centro de Inovação em Supercondutores (CSI). O CSI traria mais cientistas e professores para ajudar no avanço da ciência da supercondutividade e na criação de alunos mais bem treinados.

O professor Ranga P. Dias quer transformar o norte do estado de Nova York em um centro para um tipo de tecnologia chamada tecnologia supercondutora. Ele e sua equipe de pesquisa publicaram recentemente suas descobertas na revista Nature, chamadas “Evidência de supercondutividade quase ambiente em um hidreto de lutécio dopado com N”.

Esta pesquisa é financiada pela National Science Foundation, pelo Departamento de Energia dos EUA e pela Unearthly Materials Inc.

Perguntas frequentes sobre supercondutores

O que é um exemplo de supercondutor?

Um exemplo de supercondutor é um material feito de um tipo de cerâmica chamada óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO). YBCO é um supercondutor de alta temperatura que pode conduzir eletricidade sem resistência em temperaturas acima de -140 graus Celsius.

O que é supercondutor em palavras simples?

Um exemplo de supercondutor é um material feito de um tipo de cerâmica chamada óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO). YBCO é um supercondutor de alta temperatura que pode conduzir eletricidade sem resistência em temperaturas acima de -140 graus Celsius.

Que material é um supercondutor?

Supercondutores são materiais que apresentam resistência elétrica zero quando resfriados a uma determinada temperatura. Os supercondutores mais comumente usados são feitos de metais e ligas metálicas, como nióbio-titânio, nióbio-estanho e nitreto de nióbio. Alguns supercondutores são feitos de compostos cerâmicos, como óxido de ítrio-bário-cobre (YBCO).

Qual é o melhor supercondutor?

Supercondutores são materiais que apresentam resistência elétrica zero quando resfriados a uma determinada temperatura. Os supercondutores mais comumente usados são feitos de metais e ligas metálicas, como nióbio-titânio, nióbio-estanho e nitreto de nióbio. Alguns supercondutores são feitos de compostos cerâmicos, como óxido de ítrio-bário-cobre (YBCO).

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