Supercondutividade a laser agora dura o suficiente para ser útil

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/03/2021

A supercondutividade induzida pela luz dura o suficiente para seu uso prático em circuitos eletrônicos.[Imagem: Jörg Harms/MPSD]

De isolante a supercondutor

Em 2016, físicos alemães criaram um supercondutor de carbono usando um laser, o que ainda é mais surpreendente quando se leva em conta que o carbono é um isolante elétrico.

Agora, a equipe foi além, e conseguiu fazer com que o efeito supercondutor dure 10.000 vezes mais tempo do que nas primeiras demonstrações.

Segundo a equipe, essa supercondutividade induzida pela luz mais duradoura pode ter aplicações práticas na eletrônica – componentes eletrônicos normalmente trabalham na casa dos nanossegundos, enquanto o efeito supercondutor agora dura mil vezes mais do que isso, na casa dos microssegundos.

O material usado é a mesma mistura de potássio e carbono (K3C60), notando-se que o carbono está na forma de um fulereno, uma molécula com forma de bola de futebol contendo 60 átomos – também conhecida como buckyball.

“Nós descobrimos um estado de longa duração, com o desaparecimento da resistência [elétrica] a uma temperatura cinco vezes mais alta do que aquela em que a supercondutividade surge sem fotoexcitação,” comemora o pesquisador Matthias Budden.

Supercondutividade induzida por luz

Como o material é o mesmo, os ganhos em durabilidade e temperatura vieram graças ao desenvolvimento de um novo tipo de laser, que emite picos de luz no infravermelho médio com durações ajustáveis, variando de um nanossegundo (10-9 segundo) até um picossegundo (10-12 segundo).

A energização do composto de carbono é feita com a sincronização de lasers de gás de alta potência, com pulsos de nanossegundos, com o ritmo ultrapreciso de pulsos de laser de estado sólido, que são ainda mais curtos.

Embora várias teorias já tenham sido propostas, o fenômeno de conversão do material isolante em supercondutor não é perfeitamente compreendido. Mas isso não impede a equipe de pensar em usos práticos, incluindo a computação quântica, onde os qubits supercondutores estão entre os mais utilizados.

“Mais importante, nosso trabalho abre caminho para experimentos longamente esperados com um efeito Meissner [expulsão de um campo magnético pelo supercondutor] fotoinduzido e inspira pensamentos sobre aplicações de circuitos supercondutores em circuitos integrados, baseados em eletrônicos de última geração, de alta velocidade,” disse Budden.

Bibliografia:

Artigo: Evidence for metastable photo-induced superconductivity in K3C60Autores: Matthias Budden, T. Gebert, M. Buzzi, G. Jotzu, E. Wang, T. Matsuyama, G. Meier, Y. Laplace, D. Pontiroli, M. Riccò, F. Schlawin, D. Jaksch, A. CavalleriRevista: Nature PhysicsDOI: 10.1038/s41567-020-01148-1

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