Grande parte da eletricidade que produzimos no mundo nunca chega ao seu destino final. Durante o transporte pelas redes elétricas, uma fração inevitável da energia se dissipa em forma de calor nos cabos e transformadores. Há mais de um século, físicos tentam resolver esse problema com um tipo especial de material: os supercondutores. Agora, um novo experimento pode representar um avanço importante nessa busca histórica.
Um recorde que supera uma marca histórica da física
Pesquisadores da Universidade de Houston, nos Estados Unidos, anunciaram um novo marco na pesquisa sobre supercondutividade.
A equipe conseguiu desenvolver um material que se torna supercondutor a 151 Kelvin, o equivalente a aproximadamente −122 °C, sem necessidade de pressão extrema.
Pode parecer uma temperatura extremamente baixa, mas no contexto da física de materiais esse resultado representa um avanço significativo.
O valor supera o recorde anterior para materiais que funcionam em pressão ambiente, estabelecido em 1993, quando cientistas alcançaram 133 Kelvin utilizando um supercondutor cerâmico conhecido como Hg1223, composto por cobre e mercúrio.
A diferença entre os dois números é de apenas 18 Kelvin, mas na área de supercondutividade cada pequeno avanço pode ter consequências importantes.
Quanto maior a temperatura em que o fenômeno ocorre, menores são as exigências de refrigeração.
Isso significa sistemas mais simples, mais baratos e potencialmente viáveis para aplicações tecnológicas em larga escala.
O estudo foi liderado pelos físicos Ching-Wu Chu e Liangzi Deng, e os resultados foram publicados na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Para os pesquisadores, o novo recorde não é apenas um número mais alto em uma tabela.
Ele também oferece pistas sobre como novos materiais podem ser projetados para alcançar temperaturas ainda maiores no futuro.
O que acontece quando um material se torna supercondutor
A supercondutividade é um dos fenômenos mais impressionantes da física moderna.
Quando um material atinge sua temperatura crítica, sua resistência elétrica desaparece completamente.
Isso significa que a corrente elétrica pode circular sem dissipar energia em forma de calor.
Em condutores comuns — como cobre ou alumínio — sempre existe alguma resistência.
Essa resistência faz com que parte da energia elétrica se transforme em calor durante o transporte.
Nos supercondutores, porém, o comportamento dos elétrons muda radicalmente.
Eles passam a formar estruturas chamadas pares de Cooper, que se movem através da rede cristalina do material sem sofrer colisões que causem perda de energia.
O resultado é um fluxo elétrico praticamente perfeito.
O grande problema é que, historicamente, a maioria dos supercondutores só funciona em temperaturas extremamente próximas do zero absoluto, cerca de −273 °C.
Manter essas condições exige sistemas criogênicos complexos baseados em hélio líquido, o que torna o uso desses materiais caro e difícil fora de aplicações muito específicas.
Por isso, elevar a temperatura em que a supercondutividade ocorre tem sido um dos principais objetivos da física de materiais nas últimas décadas.
A técnica que permitiu atingir a nova temperatura
O avanço alcançado pelos pesquisadores de Houston foi possível graças a uma técnica conhecida como têmpera por pressão.
Nesse método, o material é inicialmente submetido a pressões extremamente altas, capazes de modificar profundamente sua estrutura atômica.
Essas condições reorganizam os átomos dentro da rede cristalina e alteram suas propriedades eletrônicas.
Depois dessa etapa, o material é resfriado e a pressão é removida rapidamente.
O processo preserva uma fase chamada metastável, que mantém as propriedades eletrônicas obtidas durante a compressão.
Em outras palavras, a pressão funciona como uma ferramenta temporária para reorganizar o material.
Uma vez que a nova estrutura é estabilizada, ela continua existindo mesmo quando o material retorna às condições normais.
Esse tipo de abordagem tem sido explorado por vários grupos de pesquisa porque permite criar novas fases de materiais que não existiriam naturalmente em pressão ambiente.
Por que isso pode mudar o futuro da energia
Os supercondutores têm potencial para transformar profundamente a forma como usamos eletricidade.
Hoje, estima-se que cerca de 8% da energia elétrica gerada no mundo se perde durante o transporte nas redes elétricas.
Se cabos supercondutores pudessem ser utilizados em grande escala, essas perdas poderiam praticamente desaparecer.
Isso permitiria transportar grandes quantidades de energia por milhares de quilômetros com eficiência muito maior.
Além das redes elétricas, os supercondutores já são utilizados em várias tecnologias avançadas.
Entre elas estão:
- equipamentos de ressonância magnética em hospitais
- aceleradores de partículas usados na física de altas energias
- trens de levitação magnética
- pesquisas sobre reatores de fusão nuclear
Em todos esses casos, campos magnéticos extremamente intensos são necessários — e os supercondutores permitem gerá-los com muito mais eficiência.
O grande objetivo ainda está distante
Apesar do novo recorde, o grande sonho da área continua sendo o mesmo.
Os cientistas querem descobrir materiais capazes de apresentar supercondutividade próxima da temperatura ambiente, em torno de 300 Kelvin.
Se isso acontecer, seria possível utilizar supercondutores sem sistemas criogênicos complexos.
A distância entre o novo recorde e esse objetivo ainda é grande.
Mas a história da física mostra que avanços importantes costumam acontecer por meio de pequenos progressos sucessivos.
Cada novo material descoberto revela mais sobre os mecanismos físicos que tornam a supercondutividade possível.
E essas pistas podem ajudar os cientistas a projetar os materiais do futuro.
Se essa busca tiver sucesso, um dos maiores sonhos da engenharia elétrica poderá se tornar realidade.
Uma rede global de energia onde a eletricidade percorre milhares de quilômetros praticamente sem perder nada no caminho.
