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Grafite pirolítico: um material revolucionário?

Estudos preliminares apontam possível supercondutividade em temperatura ambiente

Fonte - Ciência Hoje

O grafite pirolítico, também conhecido pela sigla em inglês HOPG, pode ser um supercondutor a temperatura ambiente. Essa foi a primeira constatação de estudos feitos por pesquisadores do Laboratório de Materiais e Dispositivos da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), sob a coordenação do físico Yakov Kopelevich. Desde que foram descobertos, há 90 anos, os supercondutores têm utilidade limitada, pois suas propriedades só se manifestam abaixo de determinadas temperaturas.

Supercondutores podem ser definidos como materiais que não oferecem resistência à passagem de corrente elétrica e apresentam resistência zero, ou seja, não perdem a energia produzida na forma de calor. 

O grafite pirolítico é um policristal puro composto por camadas paralelas de átomos de carbono (foto: Eduardo Cesar / Fapesp)

A supercondutividade só se verifica abaixo da chamada 'temperatura crítica' para cada tipo de material. No caso do grafite pirolítico, a equipe de Kopelevich constatou que, em alguns domínios específicos, denominados 'ilhas' ou 'grãos', ocorre supercondutividade a temperatura ambiente, pelo menos. Outra característica do HOPG é o ferromagnetismo, ou seja, o material se transforma em ímã quando exposto a um campo magnético.

O grafite pirolítico é um policristal puro composto por camadas paralelas de átomos de carbono. Sua síntese industrial requer condições de alta temperatura e pressão. A tecnologia cara de preparação do HOPG influencia no preço: uma amostra de poucos centímetros quadrados com poucos milímetros de espessura pode custar cerca de mil dólares, em função das especificações.

Para confirmar a ocorrência da supercondutividade é preciso que se comprove o efeito Meissner do material, que é caracterizado pela expulsão de um fluxo magnético pelo interior de um objeto quando se aplica a ele um campo magnético. O HOPG apresentou esse efeito, mas Kopelevich afirma que é prematuro dizer algo mais antes da conclusão da pesquisa.

Recentemente, cientistas japoneses descobriram que o composto intermetálico MgB2 possui supercondutividade quando resfriado a 39K (-234ºC). Ele é um material barato, que pode ser utilizado para potencializar os meios eletrônicos e de comunicação. De acordo com Kopelevich, "o MgB2 tem estrutura cristolográfica semelhante à do HOPG e estrutura eletrônica igual". Alguns pesquisadores já começaram a elaborar trabalhos teóricos que buscam explicar a semelhança entre os dois materiais.

Verificar as propriedades supercondutoras a temperatura ambiente do grafite pirolítico seria uma descoberta revolucionária. O composto poderia atuar, por exemplo, em sistemas de microeletrônica. Ainda não há nenhum material que apresente supercondutividade a essa temperatura. Kopelevich aposta na possível supercondutividade do grafite pirolítico, mas é cauteloso: antes de qualquer afirmação, prefere prosseguir com as pesquisas.

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