Supercondutividade: um século de desafios e superação

Abstract

Um século após a descoberta deste fascinante fenômeno, a supercondutividade continua sendo um campo de pesquisa atual e vem contribuindo de modo significativo para o desenvolvimento científico e tecnológico. Apesar de muitos desafios terem sido superados ao longo destes anos, dois permanecem notavelmente destacados: a) o desenvolvimento de uma teoria microscópica ab initio (de primeiros princípios) que seja capaz de explicar a supercondutividade em qualquer intervalo de temperatura e b) a obtenção de um material que seja supercondutor a temperatura ambiente ou em temperatura maior que a ambiente. Depois de 5 prêmios Nobel em Física terem sido concedidos a pesquisadores desta área, é possível conjeturar que mais serão entregues aos que superarem os desafios destacados acima. Apresentamos uma sucinta discussão concernente aos principais acontecimentos relacionados à supercondutividade: sua descoberta, os materiais, as teorias propostas, os protagonistas e os avanços tecnológicos. Em um universo ocupado quase que exclusivamente por físicos teóricos e experimentais, destacamos a pouco conhecida contribuição do físico-químico americano Linus Pauling, que propôs um modelo simples e eficiente para a descrição da supercondutividade baseado em sua teoria da ressonância não-sincronizada das ligações covalentes (RVB). Estes importantes aspectos são apresentados e discutidos.

Supercondutividade: aplicação em veículos de levitação magnética

“…Os especialistas, até então, classificavam materiais supercondutores como condutores perfeitos, mas, em 1933, foi verificada uma característica que corroborava com a hipótese de que a supercondutividade não era apenas mais uma característica, e sim um novo estado da matéria. Dois cientistas alemães verificaram uma propriedade que diferenciava totalmente supercondutores de condutores perfeitos (COSTA; PAVÃO, 2012).…”

“…Os alemães Karl Walther Meissner e Robert Ochsenfeld descobriram que os materiais em estado de supercondutância são diamagnéticos perfeitos, ou seja, o campo magnético em seu interior é nulo. O chamado efeito Meissner é uma das características mais evidentes de um material no estado supercondutor, desde que esse material seja resfriado até certo ponto, conhecido como ponto de temperatura crítica (COSTA; PAVÃO, 2012).…”

“…Uma condição especial que um dado material deve ser submetido para que este possa atingir o estado de supercondutância é a chamada temperadora crítica, Tc. A temperatura crítica é o ponto de temperatura específico em que o material transcende do estado de condutividade normal para o estado de supercondutividade (COSTA; PAVÃO, 2012).…”

“…Dentre os fenômenos físicos existentes, a supercondutividade destaca-se como uma propriedade que um material condutor adquire ao ser submetido a temperaturas próximas ao zero absoluto. Essa característica foi observada pela primeira vez pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes (1911), que comprovou a existência do estado de supercondutividade da matéria a partir de experimentos com o mercúrio, observando o aparente desaparecimento súbito da resistência do material a 4,2 K (COSTA; PAVÃO, 2012).…”

“…Assim, todo supercondutor poderia ser considerado um condutor elétrico perfeito, entretanto, no ano de 1933, os físicos alemães Walther Meissner e Robert Ochsenfeld descobriram o chamado efeito Meissner, que é caracterizado pela expulsão do fluxo magnético do interior de um material supercondutor, tornando-se nulo, independente do histórico de magnetização, fato que o diferencia de um condutor perfeito, com fluxo magnético constantemente nulo em seu interior. Mas, para a ocorrência do efeito Meissner, se faz necessário que o material esteja no estado de supercondutividade e seja exposto a um campo magnético externo, o que só é alcançado quando atinge um valor de temperatura crítica, Tc (COSTA; PAVÃO, 2012e SOUZA, 2012.…”