O objetivo é descobrir um processo físico que produza esse efeito o mais próximo possível da temperatura ambiente: cerca de 303 Kelvin, ou 30 graus Celsius.

Em 1986 foi alcançada a temperatura de 77 Kelvin (-296 graus Celsius) com a liga cerâmica BaLaCuO desenvolvida em laboratório.

Porém, o progresso que parecia evidente foi adiado, porque não se encontrou meios científicos e tecnológicos para superar a baixa intensidade da densidade de corrente necessária para produzir e manter o estado de supercorrente nesse material (ver publicação de 26. junho.2008).

Atualmente, há um novo material feito em laboratório combinando o óxido de ferro com elementos químicos de terras raras - os lantanideos – que tem apresentado características supercondutoras muito interessantes.

No início de 2008, uma equipe de pesquisadores do Japão (Ref 1) anunciou o primeiro material supercondutor com óxido de ferro, LaFeAsO(1-x)Fx, com temperatura de transição igual a 26 Kelvin.

Três meses depois, uma equipe da China (Ref 2) publicou os resultados obtidos com um material supercondutor com óxido de ferro, mas trocando o lantanium (La) pelo samarium (Sa) – SaFeAsO(1-x)Fx – com temperatura de transição igual a 43K.

Agora outra equipe chinesa (Ref 3), liderada por Nanlin Wang e trabalhando na Chinese Academy of Sciences em Beijing (Pequim), comunicou a identificação de outro material supercondutor com óxido de ferro, desta vez trocando o samarium (Sa) pelo cerium (Ce) – CeFeAsO(1–x)Fx – cuja temperatura de transição é 41K.

Os pesquisadores testaram a resistividade elétrica do novo material dopado com várias quantidades de flúor (verfigura abaixo) submetido a temperaturas desde muito próximas do zero absoluto (zero Kelvin) até a temperatura ambiente (próximo de 300K).

A resistividade do composto sem flúor (curva preta no gráfico) exibiu um pico alto incomum para a temperatura de 145 Kelvin, mas isso foi atribuído a instabilidades na onda de densidade de spin – o estado fundamental dos metais.

Quanto mais flúor foi adicionado ao material, maior foi o decréscimo da resistividade, até que a quantidade de flúor atingiu a proporção ideal e a temperatura de transição alcançou os 41 Kelvin (curva ciano).

Esse valor da temperatura de transição é maior do que o previsto pela teoria clássica da supercondutividade, a famosa teoria BCS (iniciais dos sobrenomes dos três autores: Bardeen, Cooper e Schrieffer).

Segundo os autores, parece que a dopagem com o flúor adiciona elétrons extras que eliminam a instabilidade da onda de densidade de spin e produz o estado de supercondução.

Os pesquisadores também consideram uma função potencialmente importante para os elétrons externos do cerium.

Essas novas interações estão se tornando o interesse central na pesquisa de materiais supercondutores com alta temperatura de transição.

Referências:

1- Kamihara, Y., Watanabe, T., Hirano, M. & Hosono, H. Iron-based layered superconductor La[O1-xFx]FeAs (x = 0.05–0.12) with Tc = 26 K. J. Am. Chem. Soc. 130, 3296–3297 (2008). Article

2- Chen, X. H. et al. Superconductivity at 43 K in SmFeAsO1-xFx. Nature 453, 761–762 (2008). Article

3- Chen, G. F. et al. Superconductivity at 41 K and its competition with spin-density-wave instability in layered CeO1-xFxFeAs. Phys. Rev. Lett 100, 247002 (2008). Article

Isso ocorre quando a temperatura do material fica abaixo de certa temperatura crítica característica para cada material, conhecida como a temperatura de transição.

Até recentemente, a maioria dos supercondutores com temperaturas de transição superiores a 40K – este é o valor máximo para a temperatura prevista pela teoria clássica da supercondutividade, conhecida como a teoria BCS (Bardeen-Cooper-Schriffer) – eram construídos com camadas de óxido de cobre.

Trabalhando na Universidade de Ciência e Tecnologia da China na cidade de Hefei, a equipe de Xianhui Chen identificou um supercondutor diferente cuja temperatura de transição é superior a 43K.

No início deste ano, os pesquisadores do Japão anunciaram o supercondutor com óxido de ferro LaFeAsO1-xFx, o qual apresenta temperatura de transição de 26K.

Três meses depois, Chen e sua equipe apresentaram o supercondutor de óxido de ferro SmFeAsO1-xFx (ver figura), o qual tem o lantanídeo substituído pelo samarium e essa sutil alteração na composição do material aumentou a temperatura de transição para 43K.

Comparando as temperaturas de transição, os supercondutores com óxido de ferro ainda são inferiores aos com óxido de cobre.

No entanto, a ultrapassagem do limite de 40K previsto pela teoria clássica, torna evidente que os supercondutores de compostos de ferro não são bem descritos pela teoria clássica.

O óxido de ferro contendo samarium abre nova perspectiva para os estudos sobre a origem da supercondutividade com temperatura acima de 40K.

Está interessado no assunto? Então consulte:

1- Chen, X. H. et al. Superconductivity at 43 K in SmFeAsO1-xFx. Nature 453, 761–762 (2008).

2- Kamihara, Y., Watanabe, T., Hirano, M. & Hosono, H. Iron-based layered superconductor La[O1-xFx]FeAs (x = 0.05–0.12) with Tc = 26 K. J. Am. Chem. Soc. 130, 3296–3297 (2008).

OBS: A figura faz parte do trabalho da equipe do Chen e foi publicada na Nature China de 18 de junho de 2008.