Os avanços da supercondutividade podem transformar a eletrónica e a procura de energia

Um supercondutor sem cobre a 30K

Na Universidade Nacional de Singapura, os investigadores desenvolveram um novo material supercondutor que funciona acima dos 30K, sem depender do cobre e sob pressão atmosférica normal. 

Isto significa que mostra resistência eléctrica nula em temperaturas superiores a -243°C. Isto é relativamente "alto" no mundo dos supercondutores, onde muitos materiais só funcionam perto do zero absoluto.

O Dr. Stephen Lin Er Chow, membro da equipa de investigação, explicou: "Este óxido supercondutor não baseado em cobre demonstra supercondutividade a alta temperatura sob pressão atmosférica ao nível do mar, sem necessidade de compressão adicional".

Os supercondutores transportam a corrente eléctrica com resistência zero, eliminando a perda de energia. O seu potencial é enorme: desde redes eléctricas a comboios maglev e computadores quânticos. Mas, até à data, têm exigido sobretudo um arrefecimento dispendioso ou a utilização de materiais raros. Uma opção escalável, sem cobre e que funcione a temperaturas relativamente elevadas poderá reduzir os custos e alargar a sua utilização.

A equipa de Singapura também desenvolveu um quadro teórico para identificar novos materiais supercondutores, indo além dos compostos à base de cobre e alargando a procura de supercondutores mais práticos.

Fosforeto de nióbio: O desafio do cobre em tamanho nanométrico

Entretanto, na Universidade de Stanford, os investigadores identificaram fosforeto de nióbio como um forte candidato para substituir o cobre na eletrónica à nanoescala. À medida que os dispositivos encolhem, o cobre perde eficiência - mas o fosforeto de nióbio mantém a sua condutividade mesmo em camadas ultra-finas.

Isto é importante para tudo, desde os microchips à transmissão de dados a alta velocidade. Jason Deegan, que relata as descobertas de Stanford, observa que o potencial de redução de calor do material poderia resolver um dos maiores estrangulamentos da indústria tecnológica: a gestão térmica em dispositivos cada vez mais compactos.

Oferece também vantagens de fabrico. Ao contrário de muitas alternativas, o fosforeto de nióbio pode ser integrado em processos existentes sem grandes reformulações.

Implicações no mundo real

As implicações de ambos os materiais vão muito para além do laboratório.

Os supercondutores de temperatura mais elevada poderão apoiar transmissão de energia com perda zero em longas distâncias, transformando a eficiência da rede. Poderão também reduzir o desperdício de energia nos transportes e nas infra-estruturas de dados.

Ao mesmo tempo, condutores melhorados à nanoescala, como o fosforeto de nióbio, poderão conduzir a eletrónica mais fresca, mais rápida e mais compactaA tecnologia de ponta, que melhora tudo, desde dispositivos móveis a centros de dados.

Empresas como a American Superconductor Corporation (AMSC) já estão de olho nesses desenvolvimentos. A AMSC desenvolve sistemas de supercondutores de rede e de nível militar e está bem posicionada para beneficiar da aceleração dos avanços da ciência dos materiais.

O caminho a seguir

Embora subsistam desafios no que respeita à expansão e comercialização destes materiais, o ritmo das descobertas está a acelerar. O que antes era teórico está a aproximar-se cada vez mais da aplicação no mundo real.

À medida que a supercondutividade se torna menos dependente de condições exóticas e que as alternativas ao cobre se tornam mais viáveis, o panorama global da energia e da eletrónica pode estar preparado para uma grande mudança - uma mudança em que a eficiência, a resiliência e a sustentabilidade andam de mãos dadas.