EEL na busca por supercondutividade em condições ambientes. Artigo foi publicado na Nature
Por Simone Colombo
Com propriedades importantes para computação quântica, aplicações médicas, geração de energia, etc., a descoberta desse tipo de supercondutor revolucionaria a tecnologia moderna
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Os supercondutores conduzem corrente elétrica sem resistência nenhuma. Com isso, seria possível eliminar muitas perdas de energia na transmissão de energia elétrica. Outra coisa é que os supercondutores têm outras propriedades importantes para computação quântica, aplicações médicas, geração de energia, entre muitas outras. Mas hoje só se conhecem supercondutores em temperaturas baixas e pressões altas, então boa parte das aplicações ainda é muito cara e muitas vezes até inviável economicamente. Um supercondutor em temperatura e pressão ambientes revolucionaria toda a tecnologia moderna.
Recentemente, um grupo experimental anunciou a descoberta de um material supercondutor em temperatura ambiente e pressão próxima à ambiente (Dasenbrock-Gammon, N. et al. Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride. Nature 615, 244–250 2023) em um composto do sistema Lu-N-H (lutécio-nitrogênio-hidrogênio).
Após a publicação dos autores, no entanto, outros grupos experimentais tentaram, sem sucesso, reproduzir os resultados. Simultaneamente, grupos teóricos e computacionais começaram a investigar a possibilidade de existência de supercondutividade em temperatura ambiente e baixas pressões nesse sistema. Entre eles, um grupo de pesquisadores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia de Lorena (EEL) da USP em cooperação com grupos computacionais de ponta da Áustria (Graz), Itália (Roma) e Grã-Bretanha (Cambridge).
O primeiro autor da pesquisa é o aluno de doutorado do PPGEM da EEL, Pedro Pires Ferreira, orientado pelo Professor Luiz Tadeu Fernandes Eleno (EEL). Pedro, bolsista da FAPESP, fez um Estágio e Pesquisa no Exterior (BEPE), também pela FAPESP, e ficou um ano na Universidade Técnica de Graz (TU-Graz), na Áustria, sob a co-supervisão do Prof. Christoph Heil para desenvolver esse trabalho.
Foram investigados o comportamento supercondutor de mais de 200 mil diferentes estruturas, espalhadas por todo o sistema Lu-N-H. Os cálculos foram feitos usando as mais avançadas técnicas computacionais dentro da Teoria do Funcional da Densidade (Density Functional Theory, DFT), algoritmos evolutivos, técnicas de machine learning e teorias efetivas em supercondutividade. “Nossos cálculos fornecem a análise mais abrangente e completa até o momento, e mereceu a publicação na renomada revista científica Nature Communications”, conta o Prof. Luiz Eleno. “centenas de milhares de horas de cálculo foram necessárias para a obtenção dos resultados realizados em supercomputadores austríacos e britânicos. O nível de detalhamento e sofisticação das técnicas utilizadas é incrivelmente intricado - apenas uma colaboração internacional como a realizada daria conta de todos os detalhes”, relata.
De todos os compostos analisados, nenhum apresenta, sequer remotamente, a menor possibilidade de ser um material supercondutor próximo à temperatura ambiente. “Com isso, a possibilidade de existência de um composto como o reportado experimentalmente foi descartada. Assim, a temporada de caça ao primeiro supercondutor em temperatura e pressão ambientes, que já acontece há quase um século, ainda está aberta”, diz o pesquisador.
Por outro lado, as estratégias de cálculo, que foram combinadas e usadas pela primeira vez, abrem portas para sua utilização de maneira mais sistematizada em outros sistemas de interesse – inclusive para a busca de potenciais candidatos para a caçada. Assim, o Prof. Luiz Eleno e os demais pesquisadores esperam ter contribuído para acelerar o processo de descoberta do material que possivelmente revolucionará a tecnologia e a sociedade do século XXI.
O artigo também foi selecionado pela Nature como Editor's highlight onde são destacados os trabalhos mais interessantes publicados na área de física da matéria condensada.
