Uma nova era de pesquisa em supercondutividade

Por Universidade de Tecnologia de Viena, 25 de abril de 2023

Pesquisadores da TU Wien e de universidades no Japão usaram simulações de computador para identificar a "zona dourada" para a supercondutividade ideal. Essa zona, onde a interação entre os elétrons é forte, mas não muito forte, é alcançada com uma nova classe de material chamada palladatos, que pode levar a uma nova era de pesquisa em supercondutividade.

A TU Wien realizou cálculos que sugerem o uso do metal precioso paládio como um material "Goldilocks" para criar supercondutores que permanecem supercondutores mesmo em temperaturas relativamente altas.

No reino da física moderna, uma busca empolgante está em andamento: identificar o método ideal para criar supercondutores que mantenham sua supercondutividade em altas temperaturas e pressão ambiente. Essa busca foi revigorada nos últimos tempos pelo surgimento dos niquelados, inaugurando uma nova era de supercondutividade.

A base desses supercondutores está no níquel, levando vários cientistas a se referirem a esse período de pesquisa de supercondutividade como a "era do níquel". Em vários aspectos, os niquelados são semelhantes aos cupratos, encontrados na década de 1980 e baseados no cobre.

Mas agora uma nova classe de materiais está entrando em jogo: em uma cooperação entre a TU Wien e universidades no Japão, foi possível simular o comportamento de vários materiais no computador com mais precisão do que antes.

There is a "Goldilocks zone" in which superconductivity works particularly well. And this zone is reached neither with nickel nor with copper, but with palladium. This could usher in a new "age of palladates" in superconductivity research. The results have now been published in the scientific journal Physical Review LettersPhysical Review Letters (PRL) is a peer-reviewed scientific journal published by the American Physical Society. It is one of the most prestigious and influential journals in physics, with a high impact factor and a reputation for publishing groundbreaking research in all areas of physics, from particle physics to condensed matter physics and beyond. PRL is known for its rigorous standards and short article format, with a maximum length of four pages, making it an important venue for rapid communication of new findings and ideas in the physics community." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Cartas de revisão física.

Em altas temperaturas, os supercondutores se comportam de maneira muito semelhante a outros materiais condutores. Mas quando eles são resfriados abaixo de uma certa "temperatura crítica", eles mudam drasticamente: sua resistência elétrica desaparece completamente e de repente eles podem conduzir eletricidade sem nenhuma perda. Este limite, no qual um material muda entre um estado supercondutor e um estado de condução normal, é chamado de "temperatura crítica".

"We have now been able to calculate this "critical temperature" for a whole range of materials. With our modeling on high-performance computers, we were able to predict the phase diagram of nickelate superconductivity with a high degree of accuracyHow close the measured value conforms to the correct value." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">precisão, como os experimentos mostraram mais tarde", disse o Prof. Karsten Held, do Instituto de Física do Estado Sólido da TU Wien.

Many materials become superconducting only just above absolute zeroAbsolute zero is the theoretical lowest temperature on the thermodynamic temperature scale. At this temperature, all atoms of an object are at rest and the object does not emit or absorb energy. The internationally agreed-upon value for this temperature is −273.15 °C (−459.67 °F; 0.00 K)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> zero absoluto (-273,15°C), enquanto outros retêm suas propriedades supercondutoras mesmo em temperaturas muito mais altas. Um supercondutor que ainda permanecesse supercondutor à temperatura ambiente normal e à pressão atmosférica normal revolucionaria fundamentalmente a maneira como geramos, transportamos e usamos eletricidade. No entanto, tal material ainda não foi descoberto.