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.
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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”.
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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”.
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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”.
Créditos: hypescience.com
