Uma equipe internacional de cientistas anunciou a descoberta de um
novo estado da matéria, um material que parece ser isolante,
supercondutor, metal e ímã, tudo em um só. De acordo com a equipe, isso
poderia levar ao desenvolvimento de supercondutores de alta temperatura
mais eficazes.
Por isso é tão emocionante? Bem, se essas propriedades forem
confirmadas, este novo estado da matéria permitirá aos cientistas
entender melhor por que alguns materiais têm o potencial de atingir a
supercondutividade com uma temperatura crítica relativamente alta – como
em menos 135°C, ao invés de -243,2°C.
Como a supercondutividade permite que um material conduza eletricidade
sem resistência, o que significa que não há calor, som, ou qualquer
outra forma de liberação de energia, este avanço iria revolucionar a
forma como usamos e produzimos energia. Porém, ele só seria viável se
pudéssemos alcançá-lo nas chamadas temperaturas altas.
Conforme explica Michael Byrne, editor da coluna de tecnologia
“Motherboard” da revista “Vice”, quando falamos de estados da matéria,
não devemos pensar apenas em sólidos, líquidos, gases e talvez plasmas.
Nós também temos que considerar os estados mais obscuros que não ocorrem
na natureza, mas são criados em laboratórios – condensado de
Bose-Einstein, matéria degenerada, supersólidos, superfluidos e plasma
quark-glúon, por exemplo.
Metais Jahn-Teller
Ao introduzir rubídio em moléculas de carbono-60, uma equipe liderada
pelo químico Kosmas Prassides, da Universidade de Tokohu, no Japão, foi
capaz de mudar a distância entre eles, o que os obrigou formar uma nova
estrutura, cristalina. Quando submetida a uma bateria de testes, esta
estrutura apresentou uma combinação de fases isolantes, supercondutoras,
metálicas e magnéticas, incluindo uma nova em folha, que os
pesquisadores têm chamado “metais Jahn-Teller”.
Batizado em função do efeito Jahn-Teller – que é utilizado na química
para descrever como, a baixas pressões, o arranjo geométrico de
moléculas e íons em um estado eletrônico pode ficar distorcido -, este
novo estado da matéria permite que os cientistas transformem um isolador
– que não pode conduzir eletricidade – em um condutor, simplesmente
aplicando pressão.
“Isto é o que os átomos de rubídio fazem: aplicam pressão”, explica
Byrne. “Normalmente, quando pensamos sobre a adição de pressão, nós
pensamos em termos de apertar alguma coisa, forçando suas moléculas a
ficarem mais juntas pela força bruta. Mas é possível fazer a mesma coisa
quimicamente, aprimorando as distâncias entre as moléculas adicionando
ou subtraindo algum tipo de barreira entre elas – colocando
discretamente alguns átomos extras, talvez”.
atizado em função do efeito Jahn-Teller – que é utilizado na química
para descrever como, a baixas pressões, o arranjo geométrico de
moléculas e íons em um estado eletrônico pode ficar distorcido -, este
novo estado da matéria permite que os cientistas transformem um isolador
– que não pode conduzir eletricidade – em um condutor, simplesmente
aplicando pressão.
“Isto é o que os átomos de rubídio fazem: aplicam pressão”, explica
Byrne. “Normalmente, quando pensamos sobre a adição de pressão, nós
pensamos em termos de apertar alguma coisa, forçando suas moléculas a
ficarem mais juntas pela força bruta. Mas é possível fazer a mesma coisa
quimicamente, aprimorando as distâncias entre as moléculas adicionando
ou subtraindo algum tipo de barreira entre elas – colocando
discretamente alguns átomos extras, talvez”.
Em um metal Jahn-Teller, conforme a pressão é aplicada, e conforme o
que era anteriormente um isolador – graças ao efeito Jahn-Teller –
torna-se um metal, o efeito persiste durante algum tempo. “As moléculas
continuam com suas formas antigas. Então, há uma espécie de
sobreposição, na qual o material ainda parece muito com um isolante, mas
os elétrons também conseguem pular tão livremente como se o material
fosse um condutor”, diz.
E é essa fase de transição entre isolante e condutor que, até agora,
os cientistas nunca haviam visto. Ela aponta para a possibilidade de
transformar materiais isolantes em materiais supercondutores
supervaliosos. E esta estrutura cristalina parece ser capaz de fazê-lo a
temperatura crítica relativamente alta. “A relação entre o isolador, o
estado normal metálico acima da temperatura crítica e o mecanismo
supercondutor é uma questão chave para entender todos os supercondutores
não convencionais”, escreve a equipe de pesquisa na revista “Science
Advances”.
Há muito trabalho de laboratório a ser feito antes que esta
descoberta signifique algo para a produção prática de energia no mundo
real. Mesmo assim, muitas pessoas já estão animadas com a ideia, como
afirma a química Elisabeth Nicol, da Universidade de Guelph, no Canadá:
“Compreender os mecanismos em jogo e como eles podem ser manipuladas
para alterar a temperatura crítica certamente irá inspirar o
desenvolvimento de novos materiais supercondutores”.
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