Numa nova investigação, cientistas explicam como um mineral encontrado na natureza é mais do que apenas um supercondutor comum. O miassito, um mineral cinzento e metálico composto de ródio e enxofre, identificado como um supercondutor regular em 2010, passou por uma série de testes incomuns que demonstram ser também um supercondutor “não convencional”. Este se junta a um pequeno grupo que, até agora, só incluía materiais concebidos em laboratório. A pesquisa foi publicada no jornal Communications Materials e, para compreender o significado disso tudo, é necessário primeiro entender os supercondutores convencionais.
Num material comum que conduz eletricidade, os elétrons em movimento seguem o caminho onde têm espaço para fazê-lo. Contudo, esses caminhos não são perfeitos, resultando em resistência. Os condutores são frequentemente classificados pela quantidade de resistência que produzem – quanto menor a resistência, melhor. Alguns produtos, como as almofadas térmicas, usam resistência de propósito, já que os elétrons depositam mais energia na estrutura quando são “retidos”.
Por outro lado, a supercondutividade é um estado onde a resistência elétrica em um material sólido se reduz a zero. Descoberta em 1911 pelo cientista holandês Heike Kamerlingh Onnes, a supercondutividade tem diferentes tipos, ou potencial para diferentes tipos, desde então.
Um material supercondutor típico só alcança a supercondutividade em temperaturas extremamente baixas e, geralmente, sob alta pressão. Isso ocorre porque a principal teoria que explica os supercondutores, a Teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), depende de pares especiais de elétrons mantidos em baixas temperaturas no estado da matéria chamado de Condensado de Bose-Einstein (BEC). Um BEC de alta temperatura é tão desejado quanto um supercondutor de alta temperatura, já que resfriar qualquer coisa próximo do zero absoluto é caro em termos de equipamento e energia.
Supercondutores não convencionais são quaisquer materiais supercondutores que não seguem o que sabemos sobre a teoria BCS. Mas testar materiais para supercondutores não convencionais envolvia criá-los em laboratório e então resfriá-los a temperaturas próximas do zero absoluto. Isso simplesmente não era possível por muito tempo.
Em 1978, o físico alemão Frank Steglich descobriu o primeiro supercondutor não convencional no laboratório, feito de cério, cobre e silício. Este supercondutor “férmion pesado” não segue a teoria BCS, então a supercondutividade vem de outra coisa. Outros tipos de supercondutores não convencionais incluem cupratos (materiais específicos contendo cobre) e ferropnictídeos (ferro com nitrogênio, bismuto ou outros elementos do Grupo 15).
Mas, como explicado no novo artigo, todos esses materiais “são produtos da química sintética de estado sólido e não são encontrados na natureza. Nosso trabalho estabelece o Rh17S15 como um membro único dos supercondutores não convencionais, sendo o único exemplo que ocorre como um mineral natural.” O ródio é “um supercondutor frágil” por si só e em vários compostos feitos em laboratório. O enxofre, também, é encontrado no hidrogênio sulfeto supercondutor – um gás que nunca seria encontrado na forma mineral sólida na natureza, a menos que essa natureza esteja profundamente dentro de Urano.
O miassito feito em laboratório passou em todos os testes de supercondutores, explica David Nield do Science Alert. “Três testes diferentes foram usados para estabelecer a supercondutividade não convencional, incluindo o teste de profundidade de penetração de Londres, que mede a reação do material a um campo magnético fraco. Outro teste envolveu a criação de defeitos no material, que podem afetar a temperatura em que ele se torna um supercondutor.” Eles também estudaram a natureza e a quantidade de lacunas de energia no material, porque essa qualidade especial é o que possibilita a supercondutividade. Quando o material é resfriado o suficiente, a faixa de energia dele muda para uma em que os elétrons podem ser livremente trocados sem resistência.
O miassito é o primeiro mineral natural a mostrar supercondutividade não convencional, mas os pesquisadores explicam que ele se junta a uma interessante categoria natural de supercondutores: covelita, certos meteoritos, parkerita, paladseíte e o próprio miassito são todos supercondutores tradicionais feitos em laboratório que têm análogos naturais. Este artigo explora as qualidades não convencionais do miassito além das qualidades convencionais – é realmente um superconductor super eficiente.
Embora o miassito seja encontrado na natureza, é improvável que qualquer amostra natural seja supercondutora. Este mineral quebradiço é tipicamente encontrado como uma inclusão, como as gotas de chocolate em uma massa de biscoito de outro mineral. Alguns depósitos provavelmente remontam logo após o nascimento do Sistema Solar, há 4,45 bilhões de anos, e eles têm estado misturados na mistura terrestre desde então. Sim, os cientistas testaram a amostra de laboratório em um estado desordenado, mas esse processo é muito ordenado em comparação com bilhões de anos de experiência no mundo real.
