O tamanho da impureza afeta o funcionamento dos materiais supercondutores

Os pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte têm trabalhado arduamente para tentar encontrar a correlação entre impurezas e materiais supercondutores, concentrando-se em como o tamanho dessas impurezas pode afetar ou até mesmo beneficiar um material supercondutor.

Um material supercondutor é aquele capaz de sustentar a eletricidade sem perder nenhuma energia por meio de vazamentos. Esses materiais são comumente utilizados pelo setor médico por meio da tecnologia de ressonância magnética e estão prontos para assumir um papel importante na materialização de tecnologias de energia.

O óxido de bismuto, estrôncio, cálcio e cobre (Bi2212) é um material supercondutor e é considerado o único de seu tipo que pode ser enrolado em temperaturas extremamente altas. Espera-se, portanto, que ele seja usado em todos os aspectos que se enquadram na categoria de física de alta energia. Isso inclui transformadores, linhas de transmissão de energia elétrica, motores etc.

Ele também será útil em áreas que exigem campos magnéticos enormes. Isso inclui aplicações magnéticas que se enquadram nessa faixa, com exemplos como tecnologia de imagem por ressonância magnética e eletroímãs.

Para que o Bi2212 seja usado em qualquer uma dessas aplicações, o material é aquecido a cerca de 900 graus Celsius depois de ser fabricado em um fio multifilamentar contendo de 500 a 1.000 filamentos de Bi2212 envoltos em prata. Esse processo, no entanto, cria impurezas que são compostas em grande parte por partículas porosas e Bi2201 no material.

O Dr. Justin Schwartz, autor e professor da Kobe Steel e HOD do departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NC state, afirma que, embora as partículas porosas sejam um problema, as impurezas são o que mais importa.

São essas impurezas que podem alterar positiva ou negativamente o desempenho do Bi2212. Por exemplo, a pesquisa mostrou que as impurezas em larga escala prejudicam a supercondutividade, agindo como obstáculos à corrente. Os pesquisadores estão trabalhando arduamente para encontrar um método melhor de processamento para otimizar sua supercondutividade.

Uma maneira que eles encontraram para melhorar o desempenho do Bi2212 como supercondutor são as impurezas em nanoescala, que variam de 1,2 a 2,5 de largura. Essas impurezas ou falhas em nanoescala servem como ponto de articulação para fixar o fluxo magnético na posição. Esse ponto pivô atua para estabilizar os vórtices magnéticos e evitar que eles se desloquem, causando resistividade e obstruindo a supercondutividade na presença de um campo magnético.

Como as pessoas querem empregar o Bi2212 para produzir campos magnéticos elevados usando corrente elétrica, a fixação do fluxo magnético não é uma opção, mas uma necessidade para permitir que esse material funcione na existência de um campo magnético.