Supercondutores

O que é supercondutividade??

Supercondutividade é um fenômeno observado em diversos metais e materiais cerâmicos. Quando esses materiais são resfriados a temperaturas que vão do zero absoluto (0 graus Kelvin, -273°C) à temperatura do nitrogênio líquido (77 K, -196°C), não apresentam resistência elétrica. A temperatura na qual a resistência elétrica é igual a zero é chamada de temperatura crítica (Tc) e varia de acordo com o material. As temperaturas críticas são atingidas por meio do resfriamento do material com hélio ou nitrogênio líquidos. A tabela a seguir mostra as temperaturas críticas de diversos supercondutores:

Material Tipo Tc - kelvin Tc - celcius

Zinco Metal 0,88 -272.27ºC

Alumínio Metal 1,19 -271.96ºC

Estanho Metal 3,72 -269.43ºC

Mercúrio Metal 4,15 -269.00ºC

YBa2Cu3O7 Cerâmica 90 -183.15ºC

TIBaCaCuO Cerâmica 125 -148.15ºC

Como esses materiais não possuem resistência elétrica, o que significa que os elétrons podem se deslocar livremente através deles, eles podem transmitir grandes quantidades de corrente elétrica por longos períodos sem perder energia na forma de calor. Foi comprovado que malhas de fios supercondutores podem transmitir correntes elétricas por centenas de anos sem nenhuma perda considerável. Outra propriedade de um supercondutor é que, assim que ocorre a transição do estado normal para o estado supercondutor, os campos magnéticos externos não podem penetrá-lo. Esse efeito é chamado de efeito Meissner e tem implicações para a fabricação de trens de alta velocidade com levitação magnética.

A estrutura atômica da maioria dos metais é reticulada, parecida com uma tela de janelas contra insetos, na qual cada intersecção dos fios perpendiculares representa um átomo. Nos metais, os elétrons são fracamente ligados, de modo que essas partículas podem se mover livremente dentro da rede: é por isso que os metais são ótimos condutores de calor e eletricidade. À medida que os elétrons se movem através de um metal no estado normal, colidem com os átomos e perdem energia na forma de calor. Em um supercondutor, os elétrons se deslocam em pares e se movem rapidamente entre os átomos, com uma menor perda de energia.

Como um elétron de carga negativa se move através do espaço entre duas fileiras de átomos com carga positiva (como os fios na tela contra insetos), ele é puxado para o interior dos átomos. Essa distorção atrai um segundo elétron para se mover atrás dele. Esse segundo elétron encontra menos resistência, quase como um automóvel que segue um caminhão na estrada encontra menos resistência do ar. Os dois elétrons desenvolvem uma fraca atração, se deslocam juntos em um par e encontram uma menor resistência total. Em um supercondutor, os pares de elétrons estão se formando, quebrando e formando-se de novo constantemente, mas o efeito final é que os elétrons fluem com pouca ou nenhuma resistência.

Tipos de supercondutores:

• Supercondutores macios

Exigem temperaturas mais