Novo estudo reforça alegação de supercondutor em temperatura ambiente

Um material mágico que poderia conduzir eletricidade sem esforço em temperatura ambiente provavelmente transformaria a civilização, recuperando a energia perdida para a resistência elétrica e abrindo possibilidades para novas tecnologias.

No entanto, uma alegação de um supercondutor de temperatura ambiente publicada em março na prestigiosa revista Nature gerou dúvidas, até mesmo suspeitas de que os resultados foram fabricados.

Mas agora, um grupo de pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago relata que verificou uma medição crítica: o aparente desaparecimento da resistência elétrica.

Este resultado não prova que o material é um supercondutor à temperatura ambiente, mas pode motivar outros cientistas a olhar mais de perto.

Ranga P. Dias, professor de engenharia mecânica e física na Universidade de Rochester em Nova York e uma figura-chave na pesquisa original, relatou que o material parecia ser um supercondutor em temperaturas tão quentes quanto 70 graus Fahrenheit – muito mais quente do que outros supercondutores – quando espremido a uma pressão de 145.000 libras por polegada quadrada, ou cerca de 10 vezes o que é exercido no fundo das fossas mais profundas do oceano.

A alta pressão significa que é improvável que o material encontre uso prático, mas se a descoberta for verdadeira, pode apontar o caminho para outros supercondutores que realmente funcionam em condições cotidianas.

A alegação foi recebida com ceticismo porque várias controvérsias científicas giraram em torno do Dr. Dias, e outros cientistas que tentaram replicar os resultados falharam em detectar quaisquer sinais de supercondutividade.

Dr. Dias fundou uma empresa, a Unearthly Materials, para comercializar a pesquisa, arrecadando US$ 16,5 milhões em financiamento até agora de investidores.

As novas medições, reveladas em um artigo publicado este mês, vêm de uma equipe liderada por Russell J. Hemley, professor de física e química da Universidade de Illinois em Chicago. Dr. Hemley se recusou a comentar porque o artigo ainda não havia sido aceito por uma revista científica.

No entanto, ele é bem visto no campo, e seu relatório pode levar a uma reconsideração mais positiva da alegação supercondutora do Dr. Dias.

“Isso pode convencer algumas pessoas”, disse James J. Hamlin, professor de física da Universidade da Flórida, que tem sido um crítico persistente da pesquisa de Dias. “Isso me faz pensar que pode haver algo nisso.”

O material do Dr. Dias é feito de lutécio, um metal de terras raras branco-prateado, junto com hidrogênio e um pouco de nitrogênio. Usando uma amostra fornecida pelo Dr. Dias, o laboratório do Dr. Hemley realizou medições independentes da resistência elétrica à medida que o material era resfriado sob alta pressão.

Dr. Hemley e seus colegas observaram quedas acentuadas na resistência elétrica do material. Embora tenham ocorrido em temperaturas de até 37 graus Fahrenheit, cerca de 30 graus mais frias do que o Dr. Dias descreveu, isso ainda seria quente em comparação com outros supercondutores. As temperaturas de transição variaram dependendo de quão firmemente o material foi comprimido.

“Eles fizeram as medições de resistência elétrica para confirmar nossos resultados”, disse o Dr. Dias em uma entrevista. “Isso mostra a dependência da pressão da temperatura de transição, o que vai muito bem com o que relatamos em nosso artigo da Nature em março”.

As medições do Dr. Hemley não fornecem prova de supercondutividade. É possível que o material seja simplesmente um condutor muito bom e não um supercondutor.

O relatório não incluiu medições para determinar se havia zero campos magnéticos no interior. Esse fenômeno, conhecido como efeito Meissner, é considerado a evidência definitiva de um supercondutor.

Alguns dos artigos anteriores do Dr. Dias provocaram debates acalorados. Críticos, incluindo o Dr. Hamlin, dizem que detalhes cruciais às vezes foram deixados de fora sobre como os dados dos experimentos foram processados. A revista Nature até retratou um artigo publicado em 2020 que fazia uma afirmação anterior de supercondutor, apesar das objeções do Dr. Dias e de outros autores que dizem que as descobertas permanecem válidas.

O Dr. Hamlin também apontou que partes da tese de doutorado do Dr. Dias na Washington State University em 2013 foram copiadas, praticamente palavra por palavra, do trabalho de outros cientistas, incluindo a própria tese de doutorado do Dr. Hamlin.

Dr. Dias reconhece que copiou o trabalho de outras pessoas em sua tese, dizendo que deveria ter incluído citações. Ele nega irregularidades científicas em seus artigos anteriores.

“Nunca me envolvi consciente ou intencionalmente em nenhum ato de plágio do trabalho científico de ninguém”, disse o Dr. Dias. “Foi um descuido.”

Os resultados da pesquisa da equipe do Dr. Hemley argumentam que o Dr. Dias realmente descobriu algo novo no material lutécio-hidrogênio-nitrogênio.

Lilia Boeri, professora de física na Universidade Sapienza de Roma, disse que era evidente que isso não era uma repetição de um escândalo científico de duas décadas atrás, quando descobriu-se que J. Hendrik Schön, pesquisador do Bell Labs em Nova Jersey, tinha compôs seus dados ao reivindicar uma série de descobertas revolucionárias.

“Esta é uma história completamente diferente no sentido de que ele, com certeza, produziu algo e mediu algo”, disse o Dr. Boeri sobre o Dr. Dias.

Mas, ela acrescentou, “não está claro se isso é uma indicação de supercondutividade ou simplesmente se ele encontrou alguma transmissão eletrônica interessante de algum tipo”.

Nos últimos anos, materiais conhecidos como hidretos têm se mostrado promissores na busca por supercondutores que funcionem em temperaturas mais altas, embora até agora todos exijam pressões de esmagamento. Dr. Dias disse que foram os hidretos que o levaram à mistura lutécio-hidrogênio-nitrogênio.

No entanto, o Dr. Boeri disse que enquanto outros hidretos se encaixam na teoria padrão da supercondutividade, a substância do Dr. Dias não.

Um artigo anterior, do Dr. Hemley, juntamente com Adam Denchfield, um estudante de pós-graduação em física na Universidade de Illinois em Chicago, e Hyowon Park, um professor assistente de física na mesma universidade, tenta explicar o porquê, dizendo que os pesquisadores negligenciaram as sutilezas. na estrutura eletrônica do composto lutécio-hidrogênio-nitrogênio que poderia fornecer uma explicação de uma temperatura supercondutora mais alta.

Eles propõem que os elementos do material do Dr. Dias possam ser configurados em diferentes estruturas. A estrutura mais prevalente pode ser responsável pela mudança de cor e outras propriedades observadas, enquanto as correntes supercondutoras fluem por uma quantidade menor de uma estrutura diferente no composto. Isso poderia explicar por que nem todas as amostras, nem todas as criadas no laboratório de Dias, são supercondutoras.

Mas o Dr. Boeri não é influenciado.

“Os argumentos teóricos são completamente estranhos”, disse ela. O Dr. Boeri disse que um material com alta temperatura supercondutora requer uma estrutura de treliça muito rígida que este material não possui, e o artigo não discute esse assunto.

Eva Zurek, professora de química na Universidade de Buffalo, que colaborou com o Dr. Hemley e o Dr. Dias em outros projetos, estava inicialmente cética, mas agora mudou parcialmente de ideia.

Simulações numéricas de supercondutores incluem simplificações para fazer os cálculos. O artigo do Dr. Hemley argumenta que os cálculos devem ser realizados de forma um pouco diferente, e quando o grupo do Dr. Zurek tentou essas modificações, eles chegaram às mesmas respostas.

“Percebi que não é impossível”, disse Zurek. “Eu não descartaria isso imediatamente, vamos colocar assim.”