Pela primeira vez, os investigadores estão a ver o interior de supercondutores que bateram recordes
Espera-se que os conhecimentos a nível atómico sobre os super-hidretos de lantânio permitam tecnologias mais eficientes do ponto de vista energético a longo prazo
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Uma equipa internacional de investigação, incluindo cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), conseguiu um avanço metodológico no estudo dos super-hidretos, uma classe promissora de supercondutores. Pela primeira vez, a equipa conseguiu analisar super-hidretos de lantânio sob pressão extrema utilizando espetroscopia de ressonância magnética nuclear.
Os supercondutores caracterizam-se pelo facto de a sua resistência eléctrica desaparecer abaixo de uma temperatura crítica específica do material, permitindo-lhes conduzir eletricidade sem perdas. Para a maioria dos materiais conhecidos, esta temperatura de transição é inferior a cerca de 140 Kelvin (menos 133 graus Celsius), o que exige uma tecnologia de arrefecimento complexa para aplicações práticas. Consequentemente, os investigadores estão a procurar ativamente materiais que apresentem supercondutividade a temperaturas significativamente mais elevadas.
Os super-hidretos são compostos ricos em hidrogénio, nos quais um metal, como o lantânio, está incorporado numa rede de hidrogénio densamente compactada. Sob pressão extrema, como a que se encontra no interior dos planetas, desenvolvem propriedades electrónicas extraordinárias e podem exibir supercondutividade perto da temperatura ambiente. Como resultado, esta classe de materiais detém o recorde mundial atual para a temperatura crítica de transição mais elevada em que foram observados sinais de supercondutividade.
Para criar estas condições, a equipa comprime as amostras em células de bigorna de diamante entre dois diamantes a pressões superiores a um milhão de atmosferas. O desafio reside na dimensão diminuta das amostras, o que significa que a investigação exige o mais elevado nível de precisão experimental.
Superlentes magnéticas à microescala
É aqui que entra a investigação atual: Utilizando as chamadas lentes de Lenz - elementos anulares condutores microestruturados - os investigadores focam com precisão os campos de alta frequência necessários para a espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) no interior do volume da amostra, amplificando-os significativamente. Esta focalização torna as medições de RMN possíveis em condições extremas no interior da célula de bigorna de diamante.
"Tivemos de concentrar os campos de alta frequência precisamente no local onde a amostra se encontra entre as bigornas de diamante, numa área de apenas algumas dezenas de micrómetros, que é mais pequena do que o diâmetro de um cabelo humano", explica o Dr. Florian Bärtl do Laboratório de Alto Campo Magnético (HLD) de Dresden, no HZDR. "Com a utilização de lentes de Lenz, conseguimos amplificar o sinal de alta frequência de tal forma que, pela primeira vez, se tornaram acessíveis dados significativos de RMN para super-hidretos." As medições fornecem informações diretas sobre as propriedades atómicas dos materiais e ajudam a compreendê-los melhor.
Os campos magnéticos mais elevados como um teste de esforço adicional
Anteriormente, a equipa também tinha investigado os materiais utilizando os ímanes pulsados de alto campo no HLD, medindo a sua resistência eléctrica. Estes campos magnéticos servem de teste de resistência para os supercondutores: revelam as forças de campo máximas até às quais o estado supercondutor permanece estável.
Só a combinação de ambas as abordagens - investigações de RMN sob alta pressão e medições de resistência nos campos magnéticos mais elevados - permite obter uma imagem completa das propriedades físicas desta classe de materiais.
A investigação foi efectuada em estreita colaboração com peritos em alta pressão do Centro de Investigação Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR), em Pequim. "A colaboração com o HLD foi crucial para o nosso projeto", afirma o Dr. Dmitrii Semenok. "As instalações de alto campo aí disponíveis e a experiência em instrumentação de alta frequência proporcionam as condições ideais para estas experiências."
A longo prazo, os investigadores pretendem compreender melhor os mecanismos físicos da supercondutividade em materiais ricos em hidrogénio e, assim, impulsionar o desenvolvimento futuro de novos materiais para tecnologias eficientes em termos energéticos.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Dmitrii V. Semenok, Florian Bärtl, Di Zhou, Toni Helm, Sven Luther, Joachim Wosnitza, Ivan A. Troyan, Viktor V. Struzhkin, Hannes Kühne; "Transmission of Radio‐Frequency Waves and Nuclear Magnetic Resonance in Lanthanum Superhydrides"; Advanced Science, Volume 13, 2026-2-8
D. V. Semenok, I. A. Troyan, D. Zhou, A. V. Sadakov, K. S. Pervakov, O. A. Sobolevskiy, A. G. Ivanova, M. Galasso, F. G. Alabarse, W. Chen, C. Xi, T. Helm, S. Luther, V. M. Pudalov, V. V. Struzhkin, Ternary Superhydrides Under Pressure of Anderson’s Theorem: Near-Record Superconductivity in (La, Sc)H12, in Advanced Functional Materials, 2025
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