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Descoberto o (impossível) supercondutor unidireccional

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TU Delft

A descoberta pode levar à criação de processadores 400 vezes mais rápidos do que os actuais e melhorar a eficiência energética dos computadores. No entanto, as temperaturas extremamente frias que são necessárias ainda são um obstáculo à comercialização deste avanço.

Era o impossível que, afinal, não o é. Uma equipa de cientistas alemães, americanos e holandeses conseguiu finalmente desenvolver um circuito supercondutor que há 100 anos que se achava não ser possível.

A descoberta foi detalhada num estudo publicado na Nature. Esta inovação baseada na física da supercondutividade pode revolucionar a tecnologia e a velocidade de processamento dos computadores.

O fenómeno da supercondutividade foi inicialmente descoberto em 1911 pelo físico holandês Kamerlingh Onnes e refere-se a um estado em que a corrente elétrica passa através de um material sem resistência, escreve o SingularityHub.

A ideia continua a intrigar os cientistas devido a todos os usos práticos que tem, desde as ressonâncias magnéticas aos reactores de fusão nuclear, e pode também cortar em muito a factura energética.

Mas há também muitos problemas neste campo, já que são raros os materiais que têm as condições necessárias para a supercondutividade e, geralmente, estes têm de ser sujeitos a temperaturas muito baixas.

Uma exigência fundamental nos equipamentos electrónicos modernos é a capacidade de fazer a fluxo da corrente seguir numa direcção, mas não na oposta. A falta de resistência nos supercondutores torna isto impossível, com os cientistas a registarem sempre “comportamentos recíprocos”.

Até agora. Apesar desta crença persistir na comunidade científica há mais de um século, uma equipa de cientistas conseguiu criar um componente a que chamaram Josephson Diode que permite que a corrente vá apenas numa direcção e oferece resistência quando esta tenta circular na outra.

As junções de Josephson são finas tiras de material não-supercondutor que separam outros materiais que são supercondutores. Se o material for fino o suficiente, os electrões podem passar através deles sem problemas.

Abaixo de um certo nível, esta supercorrente não tem voltagem. No entanto, quando esta surge, começa a oscilar rapidamente em ondas que podem ser aplicadas nos computadores quânticos, explica o Science Alert.

Já anteriormente se tinha conseguido criar uma corrente supercondutora unidireccional com o recurso a campos magnéticos muito fortes. Desta vez, os cientistas experimentaram substituir a camada isolante numa junção de Josephson com um material quântico 2D feito do metal nióbio.

“Conseguimos tirar algumas camadas atómicas deste Nb3Br8 e fazer uma sanduíche muito, muito fina — com a espessura de apenas algumas camadas atómicas — o que foi necessário para a criação do diodo de Josephson e não era possível com materiais 3D normais”, revela o físico Mazhar Ali, que liderou o estudo.

Ali refere ainda que esta descoberta pode levar à criação de processadores que funcionam a velocidades em terahertz. Trocado por miúdos, isto significa que estes chips seriam entre 300 e 400 vezes mais rápidos do que os actuais.

No entanto, ainda há alguns obstáculos que têm de ser ultrapassados antes de chegarmos a este ponto. Os supercondutores usados neste estudo também foram expostos a temperaturas extremamente frias, o que torna dificulta e encarece o processo. Alguns materiais supercondutores funcionam em temperaturas superiores, mas só se forem colocados sob enorme pressão.

O próximo passo para a equipa é tentar conseguir o mesmo efeito com novos supercondutores a temperaturas mais altas, que precisam “apenas” de ser expostos a 196.ºC negativos — uma temperatura que pode ser conseguida com o recuso a nitrogénio líquido e não exige equipamentos criogénicos mais complexos.

“Isto vai influenciar todo o tipo de aplicações sociais e tecnológicas. Se o século XX foi o século dos semicondutores, o século XXI pode tornar-se o século do supercondutor”, remata Ali.

  Adriana Peixoto, ZAP //

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