Supercondutor LK-99 Talvez uma Descoberta Revolucionária, Talvez Apenas Nova Esperança

Supercondutor LK-99 Descoberta Revolucionária ou Nova Esperança?

Quando cientistas sul-coreanos relataram uma possível descoberta inovadora em supercondutores no final de julho, suas afirmações geraram ondas de empolgação e ceticismo, enquanto pesquisadores ao redor do mundo se apressavam para replicar os experimentos.

Um supercondutor desse tipo – transmitindo eletricidade sem perda de energia em temperatura ambiente e pressão atmosférica normal – é o Santo Graal da ciência dos materiais. Sonhadores esperam por supercondutores de temperatura ambiente que possam maximizar a eficiência de nossas redes de energia e impulsionar a produção de energia de fusão; acelerar o progresso em supercomputadores quânticos; ou ajudar a inaugurar uma era de transporte super rápido.

No entanto, por enquanto, a história do supercondutor LK-99 está relacionada apenas ao que está acontecendo nos laboratórios.

Em 22 de julho, os físicos da Coreia do Sul enviaram dois artigos para o arXiv, um repositório de pesquisas pré-publicadas – aquelas que ainda precisam ser revisadas por pares e publicadas em uma revista científica. É basicamente como enviar um rascunho inicial do seu trabalho. Os pesquisadores afirmaram ter produzido o primeiro supercondutor de temperatura ambiente com uma “estrutura de apatita de chumbo modificada” dopada com cobre e chamada de LK-99.

Parte da “prova” fornecida pela equipe foi um vídeo mostrando o composto levitando sobre um ímã, uma característica chave de materiais supercondutores.

As afirmações audaciosas causaram um grande impacto entre especialistas no campo.

“Os produtos químicos são tão baratos e não são difíceis de fazer”, disse Xiaolin Wang, um cientista de materiais da Universidade de Wollongong, na Austrália. “É por isso que é como uma bomba nuclear na comunidade.”

Mas o que aconteceu naquele laboratório na Coreia do Sul é apenas o primeiro passo para descobrir se os resultados realmente têm implicações práticas para a tecnologia e seu papel em nossas vidas. Precisamos de mais dados e há motivos para sermos cautelosos.

Como os supercondutores funcionam

Um supercondutor de temperatura ambiente legítimo seria um grande avanço digno de celebração. Os materiais modernos que usamos para conduzir eletricidade, como o cabeamento de cobre que fornece energia para sua casa, são ineficientes. À medida que os elétrons percorrem o fio, eles colidem com os átomos do material, gerando calor e perdendo energia. Isso é conhecido como resistência elétrica, a razão pela qual até 10% da eletricidade é desperdiçada ao viajar pelas linhas de transmissão até as casas. A perda de energia também ocorre em nossos dispositivos eletrônicos.

No entanto, se fios e linhas de transmissão fossem feitos de um material supercondutor, você poderia praticamente eliminar essas perdas. Os elétrons formam pares enquanto viajam pelo material e não colidem tanto com os átomos, permitindo que eles fluam livremente.

Materiais supercondutores já existem e são usados em várias aplicações, como máquinas de ressonância magnética, ao redor do mundo. No entanto, eles requerem temperaturas extremamente baixas (próximas do zero absoluto, em torno de menos 459 graus Fahrenheit) ou pressões extremamente altas (acima de 100.000 vezes a pressão atmosférica).

Enquanto isso, um sistema de levitação magnética supercondutor está sendo construído pela Central Japan Railway para transportar passageiros entre Tóquio e Nagoya. O trem SCMaglev usa rodas de borracha para atingir velocidades de cerca de 93 milhas por hora antes que o sistema magnético supercondutor assuma. Ele deverá ser capaz de atingir velocidades de 311mph.

O processo requer uma liga de nióbio-titânio supercondutora, que é resfriada a menos 452 graus Fahrenheit com hélio líquido.

Um supercondutor de temperatura ambiente como o LK-99 tornaria isso uma empreitada muito mais barata e significaria que não seria necessário acumular hélio. (Ao contrário das preocupações na mídia nos últimos anos, não estamos ficando sem hélio tão cedo, mas ele é produzido apenas em alguns países, então problemas de fornecimento podem causar grandes aumentos de preço.)

Ceticismo sobre os resultados do LK-99

Wang e outros especialistas em supercondutividade têm sido céticos em relação ao experimento original do LK-99, apontando inconsistências nos dados. Ele diz que os resultados não devem ser exagerados “até que dados experimentais mais convincentes sejam fornecidos”. No último fim de semana, sua equipe na Universidade de Wollongong começou a trabalhar na replicação dos resultados, mas eles encontraram dificuldades na fabricação da amostra.

Em uma entrevista à revista Science, Michael Norman, um físico do Argonne National Laboratory, foi direto. Ele disse que a equipe sul-coreana “parece ser realmente amadora”.

Até agora, tentativas de seguir a receita e confirmar a supercondutividade do LK em sua maioria falharam. Monitorar o surgimento de novos experimentos de supercondutividade em vários laboratórios e por indivíduos se tornou uma espécie de indústria caseira.

No X, o site anteriormente conhecido como Twitter, LK-99 tem sido uma tendência por dias. Oficialmente, entrou no território dos memes – todos estão falando sobre “pedras flutuantes” – e gerou algumas alegações extravagantes, com muitos percebendo a abundância de contas que rapidamente mudaram de promover investimentos em IA para apoiar ações em supercondutores. As ações da American Superconductor Corporation dobraram desde 27 de julho.

Mesmo o CEO da OpenAI, fabricante do ChatGPT, Sam Altman, opinou, brincando, “adoro esses e-mails de recrutadores pedindo mais de 2 anos de experiência com lk-99”.

O ceticismo em relação ao LK-99 é bem fundamentado. Ao longo dos anos, muitas equipes afirmaram ter descoberto supercondutores em temperatura ambiente. A maioria dessas afirmações não resistiu ao escrutínio científico.

Por exemplo, em 2020, uma equipe liderada por Ranga Dias, um físico da Universidade de Rochester em Nova York, publicou evidências de um supercondutor em temperatura ambiente, na prestigiosa revista Nature. O artigo foi retirado em setembro de 2022 após questionamentos sobre a forma como os dados no artigo foram processados e analisados. Os autores afirmam que os dados brutos fornecem forte apoio às suas afirmações, mas a replicação de seu experimento ainda não foi alcançada.

O que vem a seguir para o LK-99?

Então, o que o LK-99 significa para você? Neste exato momento, provavelmente não muito, a menos que você queira se aprofundar em um buraco de coelho da física em X e se envolver no momento. No futuro próximo, talvez também não muito.

Ainda estamos nos primeiros estágios de replicar os experimentos com o LK-99, mas as coisas não estão parecendo boas. Dois estudos de dois grupos de pesquisa diferentes, publicados no arXiv em 31 de julho, não conseguiram replicar a pesquisa sul-coreana. Alguns dos comportamentos de supercondutividade do material foram observados em amostras muito pequenas por pesquisadores chineses, observou Wang.

A ciência geralmente é um processo lento. Confirmar o trabalho da equipe sul-coreana pode levar muito mais tempo. Mas, com a excitação já em alta, estudos teóricos se apressaram para tentar explicar as características do LK-99.

Sinéad Griffin, uma física do Lawrence Berkeley National Laboratory, ofereceu algumas análises das habilidades do LK-99 usando simulações em supercomputadores. (A postagem de Griffin em X foi acompanhada por um meme de Barack Obama deixando o microfone cair.) Este estudo também foi publicado no arXiv como pré-impressão.

Os físicos que opinaram sobre o trabalho de Griffin foram céticos em relação à referência do microfone caindo e não ficaram convencidos de que isso fornecia qualquer prova sólida de supercondutividade. A própria Griffin esclareceu seus resultados em um tópico em X na quarta-feira, dizendo que isso não provava nem fornecia evidências de supercondutividade no material, mas mostrava propriedades estruturais e eletrônicas interessantes que têm características em comum com supercondutores de alta temperatura (ou seja, bem acima de -452 graus Fahrenheit, mas muito, muito abaixo da temperatura ambiente).

Mesmo que o LK-99 se prove um material supercondutor confiável, traduzir a ciência para a tecnologia pode ser um processo ainda mais lento. Produzir o material de forma confiável pode levar muitos anos, e o trabalho teórico de Griffin também mostra que pode ser difícil sintetizar o material.

O LK-99 não parece ser o Santo Graal, mas pode ser um material interessante por si só, abrindo possibilidades para procurar supercondutores em temperatura ambiente de maneiras novas e inesperadas. Se isso levar a um supercondutor em temperatura ambiente, então as possibilidades realmente se abrem.

Giuseppe Tettamanzi, professor sênior na escola de engenharia química da Universidade de Adelaide, observa que há muito tempo os cientistas estão pensando em substituir os cabos de cobre da rede elétrica por cabos supercondutores – uma mudança que poderia proporcionar grandes economias de energia. Ele também menciona os benefícios para computadores quânticos e transporte.

“O céu é o limite aqui”, disse ele.

Observar a ciência em ação é emocionante, e a paixão pelo LK-99 é uma mudança bastante agradável no feed do X, pelo menos para mim. Mas a ciência, em ação, leva tempo, e não deve tirar conclusões precipitadas sobre as ramificações que mudam o mundo de um potencial material supercondutor. Agora, aguardamos os replicadores começarem a trabalhar.