Em 2024, cientistas realizaram três descobertas revolucionárias que desafiam as teorias existentes e podem transformar a tecnologia moderna, especialmente no que se refere ao desenvolvimento de materiais supercondutores. A supercondutividade é a capacidade de um material conduzir eletricidade sem resistência, o que, em tese, permitiria uma eficiência energética sem precedentes. Essas novas descobertas envolvem materiais 2D, como o grafeno, que apresentam características exóticas e têm o potencial de acelerar o progresso da pesquisa e do desenvolvimento de novos supercondutores.
O desafio da supercondutividade: materiais 2D
Os materiais 2D, como o grafeno, sempre foram um ponto focal nas pesquisas sobre supercondutividade devido às suas propriedades únicas. O grafeno, por exemplo, é um material de uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma estrutura de colmeia, e é amplamente conhecido por suas propriedades excepcionais, como alta condutividade elétrica, resistência e flexibilidade.
A descoberta mais notável até agora foi a de um “ângulo mágico” no grafeno de bicamada, feita em 2018 por cientistas do MIT. Ao desalinharem duas folhas de grafeno em um ângulo de 1,1 grau, os pesquisadores observaram que o material se tornava supercondutor. Esse fenômeno abriu portas para uma série de novas pesquisas que se aprofundaram nas formas como o grafeno e outros materiais 2D podem ser manipulados para alcançar a supercondutividade.
Em 2021, novos estudos indicaram que mesmo sem distorções, materiais com três camadas de grafeno poderiam também se tornar supercondutores. Essa descoberta ampliou significativamente o espectro de possibilidades para a criação de supercondutores a partir de materiais 2D.
Novos s upercondutores: além do grafeno
Recentemente, físicos descobriram uma nova forma de supercondutividade em materiais 2D que vai além do grafeno. Este avanço oferece novas perspectivas para a criação de materiais com propriedades exóticas, capazes de conduzir eletricidade com eficiência sem precedentes. As três novas espécies de supercondutores que surgiram dessas pesquisas incluem:
- Supercondutores com distorção no “ângulo mágico”: O primeiro dos três novos supercondutores descobertos vem do grafeno de bicamada com distorção no “ângulo mágico”. Essa descoberta é uma continuação do trabalho realizado pelo MIT, mas com o foco na manipulação mais detalhada das camadas de grafeno para alcançar uma supercondutividade mais eficiente e estável.
- Dicalcogenetos de metais de transição (DMTs): O segundo novo supercondutor surge a partir de materiais conhecidos como Dicalcogenetos de Metais de Transição (DMTs), que são cristais 2D formados por átomos de metais de transição combinados com elementos do grupo dos calcogênios. Cientistas de universidades nos Estados Unidos aplicaram a técnica do “ângulo mágico” para descobrir supercondutividade em materiais compostos por duas camadas desses DMTs. A teoria sugere que adicionar dois elétrons ao material em seu estágio antiferromagnético pode desestabilizar o arranjo magnético e gerar supercondutividade.
- Nova supercondutividade sem elétrons: Em outubro de 2024, cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, fizeram uma descoberta ainda mais exótica. Eles conseguiram induzir supercondutividade em um DMT sem a necessidade de adicionar elétrons ao material. Ao ajustar o campo magnético do material com um insulador, os pesquisadores conseguiram induzir a supercondutividade, abrindo caminho para novas formas de manipulação de materiais e mais alternativas para a criação de supercondutores.
Implicações futuras e possibilidades ´tecnológicas
Essas três novas descobertas de supercondutores exóticos sugerem que múltiplos mecanismos podem levar à supercondutividade, e que não estamos mais restritos às teorias tradicionais que associam a supercondutividade apenas a materiais com determinados arranjos e propriedades magnéticas. O uso de novos tipos de campos magnéticos, materiais como o grafeno e os DMTs, e novas maneiras de manipulação de elétrons têm o potencial de abrir novas fronteiras no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes.
Essas descobertas podem revolucionar a criação de dispositivos mais rápidos e mais eficientes, como computadores quânticos, sistemas de transmissão de energia sem perdas, e uma série de outras inovações tecnológicas que dependem da condução elétrica sem resistência. A exploração desses novos materiais supercondutores, junto ao avanço das técnicas de manipulação molecular e magnética, poderá levar a uma nova era de inovações, possibilitando uma revolução tecnológica que afeta diversas áreas, desde a computação até o transporte.
Com o contínuo avanço da pesquisa e a exploração dessas novas formas de supercondutividade, o futuro das tecnologias baseadas em supercondutores nunca pareceu tão promissor. Estamos apenas no começo dessa nova era da física e da engenharia de materiais, onde as fronteiras do possível estão sendo reescritas.
