A eletricidade é ineficiente em comparação com o que poderia ser. Mas a eletricidade que viaja ao longo de um supercondutor quase não perde energia pelo caminho.
No entanto, os supercondutores actuais funcionam em ambientes especiais e dispendiosos, e se pudéssemos mudar isso?
É esta a premissa por detrás do LK-99, um possível material supercondutor que cientistas da Coreia do Sul dizem ter concebido e que tem dominado as manchetes e as publicações nas redes sociais na última semana.
O material LK-99 é um composto de chumbo, oxigénio e fósforo, descrevem os cientistas em dois artigos que ainda não foram revistos pelos pares. Discutem como doparam o material com cobre, o que especulam, pode ter distorcido a cadeia de átomos de chumbo, criando canais ao longo dos quais ocorre a supercondutividade, segundo a Science.
No entanto, muitos especialistas estão cépticos quanto ao facto de o material fazer realmente o que os cientistas afirmam. Por conseguinte, a questão de saber se o LK-99 é de facto um avanço continua a ser uma incógnita até que outros consigam reproduzir os seus resultados.
Para isso, alguns especialistas estão a tentar, mas este Santo Graal tem escapado aos cientistas durante muitos anos, pelo que as perspectivas ainda estão longe, disseram os especialistas ao Insider.
Porque é que os supercondutores à temperatura ambiente são tão difíceis de encontrar?
“O Santo Graal seria conseguir algo que fosse supercondutor à temperatura ambiente”, disse Leonard Kahn, presidente do departamento de física da Universidade de Rhode Island.
O problema é que, por enquanto, os cientistas estão a jogar um jogo de adivinhação, trocando materiais para tentar aumentar a temperatura crítica.
Elementos como o tântalo e o mercúrio, por exemplo, têm capacidades supercondutoras, mas têm de ser arrefecidos até cerca de -450 graus Fahrenheit. Alguns compostos tornam-se supercondutores a temperaturas mais elevadas e podem ser arrefecidos com azoto líquido a cerca de -320 graus Fahrenheit.
Outros materiais tornam-se supercondutores a temperaturas mais quentes, “mas é necessário tê-los sob pressões tão elevadas que se tornam impraticáveis para qualquer aplicação”, disse Kahn.
O LK-99 não é o primeiro projeto do género. Já houve tentativas semelhantes no passado que não parecem ter vingado. Um artigo sobre o assunto, publicado na revista científica Nature em 2020, mas foi posteriormente retirado.
Em última análise, alcançar um supercondutor de temperatura ambiente “exigiria avanços na compreensão dos princípios fundamentais por trás da supercondutividade, inventando novos materiais ou descobrindo novas maneiras de aumentar a temperatura crítica”, Edwin Fohtung, professor associado em ciência e engenharia de materiais no Instituto Politécnico Rensselaer, disse Insider em um email.
Onde e como os supercondutores são utilizados atualmente?
“Não é que não tenhamos supercondutores, mas só podemos fazê-los funcionar sob pressões extremamente elevadas e a temperaturas muito baixas”, disse Elif Akçal?, professora associada da Universidade da Florida que ensina engenharia industrial e de sistemas.
“Quando é esse o caso, está-se a gastar muita energia para que isso funcione”, disse Akçal?. “Para mim, do ponto de vista empresarial, está a perder o seu valor.”
Os supercondutores expulsam campos magnéticos e são diamagnéticos, um fenómeno conhecido como efeito Meissner. “Se colocarmos um íman perto deles, opõem-se ao íman e, por isso, os ímanes flutuam em cima deles”, disse Kahn.
Atualmente, as máquinas de ressonância magnética, os computadores quânticos e os comboios de levitação magnética utilizam a supercondutividade. Para arrefecer um íman de ressonância magnética são necessários cerca de 2.000 litros de hélio líquido, que é caro e escasso.
Mas se os investigadores conseguissem encontrar um supercondutor à temperatura ambiente, isso seria muito importante para a energia, os transportes e muitas outras indústrias. Veja-se o caso das centrais eléctricas, por exemplo:
“Se tivéssemos fios supercondutores em vez dos fios normais que usamos, seria o equivalente a ter mais 5% a 10% de centrais eléctricas e não estaríamos a colocar mais carbono na atmosfera”, disse Kahn. “As oportunidades para isso seriam tremendas, mas ainda não chegámos lá”.
Qualquer utilização revolucionária dos supercondutores levará ainda algum tempo
Ainda falta algum tempo para uma mudança radical na utilização de supercondutores, dizem os especialistas. No mínimo, vários laboratórios terão de repetir e verificar a experiência para se certificarem de que o LK-99, ou algo semelhante, funciona realmente.
E mesmo um material funcional significará que as empresas terão de mudar a forma como fabricam as coisas.
Veja-se o caso dos chips, por exemplo. Ainda não se sabe se este tipo de material supercondutor pode ser incorporado com sucesso no processo de fabrico de chips de uma forma que seja economicamente viável e não demasiado onerosa, disse Siddharth Joshi, professor assistente de informática e engenharia na Universidade de Notre Dame.
“Atualmente, não concebemos chips partindo do princípio de que é possível ter supercondutores”, disse Joshi.
“A utilização de supercondutores na conceção dos chips poderia conduzir a concepções interessantes, mas a tecnologia teria primeiro de estar suficientemente desenvolvida para ser utilizada nos chips”, afirmou.
Mas, mais uma vez, se funcionar, isso pode significar que podemos produzir chips que requerem menos energia para funcionar, o que significa que podem fazer mais e ocupar menos espaço. Os telemóveis e os computadores portáteis, por exemplo, poderão ficar ainda mais compactos, afirmou Navid Asadi, professor de engenharia eletrotécnica e informática na Universidade da Florida.
Os chips de baixo consumo de energia podem também ajudar as máquinas a fazer muito mais. Para as tecnologias mais recentes, como os veículos eléctricos e autónomos, isso pode significar ajudá-los a navegar melhor nos tipos de questões com que as máquinas se deparam durante as viagens, disse Asadi.
“Devo manter o carro entre as linhas? Vou ultrapassar este carro? Devo travar? Devo ajustar a minha velocidade? Todas estas decisões são constantemente tomadas nos chips, e estes precisam de energia”, disse. “Por isso, os chips de baixo consumo de energia são uma área importante na conceção de chips”.
O facto de os chips poderem ser mais rápidos e mais eficientes graças aos supercondutores também significa que podem suportar as grandes quantidades de potência de computação e energia necessárias para sustentar outros esforços de inteligência artificial, incluindo a IA generativa, disse Dale Rogers, especialista em cadeias de fornecimento e professor na escola de negócios da Universidade do Estado do Arizona.
“Este tipo de descoberta de supercondutores, se for real, pode realmente permitir grandes avanços e capacidades de processamento na inteligência artificial”, disse ele.
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