Supercondutores de Alta Temperatura: Uma Revolução na Condução Elétrica
Supercondutores são materiais notáveis que têm a capacidade de conduzir eletricidade sem resistência quando resfriados abaixo de uma temperatura crítica, conhecida como Tc. Isso significa que eles podem transportar corrente elétrica sem perda de energia, tornando-os extremamente úteis em uma variedade de aplicações, desde geração de energia até imagens médicas e transporte.
Aplicações Diversificadas dos Supercondutores
As aplicações da supercondutividade são variadas, incluindo imagens médicas, como máquinas de ressonância magnética (MRI), transporte, como trens de levitação magnética (maglev), e geração e distribuição de energia, como ímãs de alto campo para experimentos de fusão. Contudo, a supercondutividade requer temperaturas baixas para funcionar, o que pode ser caro e impraticável para algumas aplicações.
Cientistas continuam pesquisando e desenvolvendo novos materiais que exibem supercondutividade em temperaturas mais elevadas, visando aplicações mais práticas e disseminadas no futuro.
Tipos de Supercondutores
Os supercondutores são classificados em dois tipos principais:
- Supercondutores Tipo I: Possuem um único campo magnético crítico, abaixo do qual exibem condutividade perfeita, e acima do qual perdem suas propriedades supercondutoras abruptamente. Exemplos incluem mercúrio, chumbo e estanho.
- Supercondutores Tipo II: Possuem dois campos magnéticos críticos, e entre eles exibem um estado misto onde somente algumas partes do material são supercondutoras. São mais utilizados em aplicações práticas devido à capacidade de operar em campos magnéticos e temperaturas mais altas. Exemplos incluem nióbio-titânio, nióbio-estanho e YBCO (óxido de cobre bário ítrio).
Além desses, existem os supercondutores não convencionais, que não se enquadram na teoria BCS de supercondutividade. Isso inclui supercondutores de alta temperatura e supercondutores de férmions pesados.
Supercondutores de Alta Temperatura (HTS)
Supercondutores de alta temperatura são um tipo de supercondutores não convencionais que exibem supercondutividade em temperaturas relativamente altas. O primeiro HTS foi descoberto em 1986, consistindo de um composto de lantânio, cobre e oxigênio, com uma Tc de 35 K (-238 °C). Desde então, outros HTS foram descobertos, com Tcs tão altas quanto 138 K (-135 °C).
O mecanismo de supercondutividade em HTS não é completamente entendido e continua sendo uma área ativa de pesquisa. Ao contrário dos supercondutores convencionais, os HTS possuem um mecanismo mais complexo que envolve interações fortes entre elétrons e possivelmente uma transição de fase quântica.
Os HTS têm o potencial de revolucionar várias áreas da tecnologia, incluindo transmissão de energia, levitação magnética e ímãs de alto campo para reatores de fusão e aceleradores de partículas. No entanto, seu uso generalizado é limitado pela dificuldade e custo de resfriá-los até a temperatura crítica.
Supercondutor LaBaCuO
O LaBaCuO (óxido de cobre bário lantânio) é um tipo de HTS com uma estrutura cristalina em camadas, consistindo de planos supercondutores de óxido de cobre e camadas isolantes. Tem uma Tc em torno de 30 K (-243 °C) e é um supercondutor Tipo II, suportando campos magnéticos fortes sem perder suas propriedades supercondutoras. É utilizado em várias aplicações, como ímãs supercondutores, cabos de transmissão de energia e dispositivos eletrônicos.
Supercondutor YBCO
O supercondutor YBCO é composto por ítrio, bário, cobre e oxigênio (YBa2Cu3O7-x), com uma Tc de cerca de 93 K (-180 °C). Conhecido por sua alta densidade de corrente crítica, permite transportar uma grande quantidade de corrente elétrica sem resistência quando resfriado abaixo de sua Tc. Isso torna o YBCO útil em várias aplicações, como na geração e transmissão de energia, máquinas de ressonância magnética (MRI) e aceleradores de partículas.
Os supercondutores YBCO são geralmente produzidos através de um processo chamado “deposição de filme fino de supercondutor de alta temperatura”, que envolve a deposição de camadas finas de YBCO em um substrato usando técnicas como deposição a laser pulsado ou deposição química a vapor.
