Supercondutores

Resumo em 30 segundos

Os supercondutores são materiais que conduzem eletricidade sem resistência quando resfriados abaixo de uma temperatura crítica, conhecida como Tc. Existem dois tipos principais: Tipo I e Tipo II, sendo o Tipo II mais utilizado em aplicações práticas. A teoria BCS é a primeira teoria microscópica da supercondutividade, desde a descoberta de Heike Kamerlingh Onnes em 1911. Os supercondutores de alta temperatura (HTS) são um tipo de supercondutor não convencional que exibe supercondutividade em temperaturas relativamente altas.

Aplicações dos Supercondutores

Os supercondutores são úteis em várias áreas, como geração de energia, imagem médica e transporte. Eles são essenciais em aplicações como máquinas de ressonância magnética (MRI), trens de levitação magnética (maglev) e ímãs de alto campo para experimentos de fusão. No entanto, a supercondutividade requer temperaturas baixas, o que pode ser caro e impraticável para algumas aplicações. Pesquisas contínuas buscam materiais que exibam supercondutividade em temperaturas mais altas.

Tipos de Supercondutores

Os supercondutores são classificados em dois tipos principais:

Tipo I: Possuem um único campo magnético crítico e perdem suas propriedades supercondutoras abruptamente acima dele. Exemplos incluem mercúrio, chumbo e estanho.
Tipo II: Possuem dois campos magnéticos críticos e exibem um estado misto entre eles. Exemplos incluem nióbio-titânio, nióbio-estanho e YBCO (óxido de cobre bário-ítrio). São mais usados em aplicações práticas devido à operação em campos magnéticos e temperaturas mais altas.

Temperatura Crítica

A temperatura crítica (Tc) é o parâmetro chave dos supercondutores, indicando a temperatura abaixo da qual o material exibe resistência elétrica zero. Para supercondutores convencionais, como Nb₃Sn e NbTi, a Tc varia de aproximadamente 9 K a 18 K. Já os supercondutores de alta temperatura, como cupratos e supercondutores à base de ferro, possuem Tcs muito mais altas.

Supercondutividade

A supercondutividade difere da condutividade normal. Os melhores condutores normais, como prata e cobre, não se tornam supercondutores a qualquer temperatura. A supercondutividade ocorre abaixo de uma temperatura crítica, com a formação de pares de Cooper que se movem sem resistência através da estrutura de látice.

História dos Supercondutores

Descoberta em 1911 por Heike Kamerlingh Onnes, a supercondutividade foi observada no mercúrio a 4.2 Kelvin. A teoria BCS, formulada posteriormente, descreve a supercondutividade como um efeito microscópico devido à condensação de pares de Cooper. Em 1986, descobriram-se materiais cerâmicos que se tornam supercondutores a temperaturas consideravelmente mais altas.