Supercondutores à Temperatura Ambiente são Mesmo Possíveis? QMUL Diz que Sim

Limitações da Supercondutividade

Electricity has been one of the most transformative technologies in history, allowing for the transmission of a very useful form of energy over long distances. But every “normal” electric system faces electric resistance, which results in the generation of heat when an electric current is applied.

Existe uma alternativa: os chamados materiais supercondutores. Materiais supercondutores têm resistência elétrica zero, o que permite que correntes extremamente poderosas sejam usadas sem gerar calor.

Sem a supercondutividade, muitas tecnologias modernas não seriam possíveis, incluindo aceleradores de partículas (por exemplo, o CERN), MRI e trens maglev.

A supercondutividade será um componente crucial dos megaprojetos e inovações tecnológicas mais promissores, como ITER e fusão nuclear, mass drivers, computadores quânticos, etc.

Linhas de transmissão de energia sem perdas também poderiam ser cruciais para desenvolver conexões de rede ultra‑longas que ajudem a equilibrar a produção de energias renováveis em diferentes condições climáticas e fusos horários, resolvendo algumas das limitações da energia solar e eólica.

Fonte: XOT Metals

No entanto, a supercondutividade foi dominada até agora apenas para materiais que a exibem em temperaturas ultra‑baixas, apenas alguns graus acima do zero absoluto. Ou sob pressão extremamente alta. Ou ambos.

Isso a torna não apenas muito complexa para as aplicações mais exigentes (maglev, MRI, etc.), mas também muito custosa, tornando‑a inviável economicamente para muitas aplicações que poderiam se beneficiar de material supercondutor ou de uso em larga escala.

Múltiplos Caminhos para a Supercondutividade

Now it seems that the material produced in high pressure might be able to retain some of its superconductivity at lower pressure through an experimental method called pressure-quench protocol (PQP).

Recentemente, o bilayer torcido de WSe₂ (tungstênio selênio) pareceu ser um bom candidato material para supercondutores de temperatura mais alta também.

Outra nova classe de potenciais supercondutores, os níquelatos de bilayer, pode ter sido adicionada à lista este ano também.

O problema de encontrar novos materiais que sejam supercondutores em temperaturas mais altas é que ainda não entendemos bem como isso funciona. Isso é ainda mais verdadeiro para supercondutividade de alta temperatura ou à temperatura ambiente. Por um tempo, acreditou‑se que fosse totalmente impossível.

Então surgiu o caso intrigante de LK-99 (uma forma de apatita de chumbo substituída por cobre – CSLA), potencialmente um novo tipo de supercondutor à pressão ambiente e temperatura ambiente. A alegação foi imediatamente contestada e criticada como um golpe ou erro de medição, mas outros pesquisadores descobriram que pode haver algo acontecendo afinal.

Novos avanços em física teórica, realizados por pesquisadores da QMUL (Queen Mary University of London), Universidade de Cambridge e Intellectual Ventures, podem lançar luz sobre como supercondutores à temperatura ambiente podem ser possíveis afinal.

Eles publicaram seus resultados¹ no Journal of Physics: Condensed Matter, sob o título “Upper bounds on the highest phonon frequency and superconducting temperature from fundamental physical constants“.

Entendendo o Limite de T_C 

Every superconducting material is defined by a value called T_C (Critical Temperature). For most materials with superconducting behavior, T_C is barely a few degrees above absolute zero.

No entanto, esta nova pesquisa passou a explorar quais seriam os limites teóricos de T_C.

Tal limite é determinado por forças e constantes fundamentais do Universo, como a massa do elétron, a carga do elétron e a constante de Planck.

This work proves that these constants “set an upper bound for the frequency of phonons in condensed matter phases, or how rapidly an atom can vibrate in these phases”. This, in turn, determines the lower and upper range of possible TC as phonons mediate what superconducting temperature can be.

Limites Superior e Inferior para T_C

The mathematics and particle physics used to determine what T_C is possible or not are rather complex and beyond the scope of non-specialists. Just to give an example from the scientific paper itself in its introduction:

“In our density functional theory (DFT) calculations, we use similar methods to our earlier paper. This includes using the Perdew–Burke–Ernzerhof exchange-correlation functional, an energy cutoff of 1200 eV and a k-point grid of spacing 2π×0.025Å−1 to sample the electronic Brillouin zone.”

To keep it simple, the model developed by the researchers investigates how high the oscillation frequency of an atom can be in solids or liquids.

Isso definiria o limite superior para a temperatura de supercondutividade T_C entre 100 e 1.000 K, ou –173,15 a 726 °C / –279 a 1 340 °F. Isso colocaria a supercondutividade, ao menos em teoria, perfeitamente viável em temperaturas ambientes.

It firmly puts room temperature in the possible zone where superconductivity is possible, radically changing our previous perception of room-temperature superconductivity being a theoretical impossibility.

Compreensão Mais Profunda do Universo

The results have already been independently confirmed in a separate study, confirming that this more detailed theoretical analysis is likely to match physical reality.

This should greatly stimulate the field of superconductivity research, as now there is a theoretical framework explaining better why room-temperature superconductors are possible.

“This discovery tells us that room-temperature superconductivity is not ruled out by fundamental constants. It gives hope to scientists: the dream is still alive.”

Professor Pickard – Physics Professor at the University of Cambridge

Such a deeper understanding of how condensed matter behaves at the particle level should also yield results in other fields, like materials sciences, electronics, or plasma physics.

Aplicações Futuras

Supercondutores à temperatura ambiente seriam um material‑maravilha imediato se fossem compreendidos o suficiente para sua fabricação em escala.

O primeiro efeito imediato seria a redução do custo de equipamentos que já utilizam supercondutividade, como MRI, trens maglev, turbinas e geradores avançados, aceleradores de partículas, reatores de fusão experimental, etc.

Também tornaria possível tecnologias que até agora poderiam nunca ser realizadas ou eram proibitivamente caras devido às restrições técnicas dos supercondutores de baixa temperatura.

Isso inclui trens hyperloop, mass drivers para alcançar órbita, fusão nuclear comercial, conexões de rede intercontinentais, etc. Cada uma dessas tecnologias alteraria para sempre o caminho da civilização humana.

Líderes em Soluções de Supercondutividade

AMSC é uma empresa que fornece soluções energéticas para a rede elétrica, navios e energia eólica. Em geral, quanto mais faminto por energia ou massivo for um sistema, mais ele requer tecnologia supercondutora para evitar superaquecimento.

Apesar do nome, a ASMC fornece não apenas sistemas supercondutores, mas também, por exemplo, transmissões de engrenagens para turbinas eólicas.

A empresa está impulsionada por múltiplos fatores de crescimento, desde a tendência de eletrificação e digitalização (incluindo data centers de IA), até a relocalização da capacidade de manufatura dos EUA e a necessidade de marinhas do mundo anglófono se modernizarem em resposta ao aumento dos riscos geopolíticos.

Fonte: American Superconductor Corporation [securities_stock_price_tag symbol="AMSC" exchange="NASDAQ"]

No segmento de fornecimento de energia, a AMSC tem observado um aumento constante nos pedidos. Isso foi impulsionado por fábricas de semicondutores que buscam proteção contra flutuações da rede elétrica, ajudando a rede a lidar com a natureza intermitente das renováveis, e por fornecimento de energia & controles em sites industriais.

Fonte: American Superconductor Corporation

No segmento de turbinas eólicas, a AMSC está principalmente ativa com o Sistema de Controle Elétrico (ECS). Historicamente, o ESC foi um segmento forte para a empresa com turbinas eólicas de 2 MW, mas tem diminuído progressivamente. A AMSC visa uma recuperação graças ao novo design de turbina de 3 MW, com foco especial no mercado indiano.

Fonte: American Superconductor Corporation

Para navios militares, a ASMC fornece o “AMSC’s High Temperature Superconductor Magnetic Mine Countermeasure”, um sistema para alterar a assinatura magnética dos navios e protegê‑los de minas marítimas. Este é vendido para as marinhas dos EUA, Canadá e Reino Unido, com pedidos no valor de US$ 75 M até o momento.

Overall, ASMC is doing best with leveraging superconductor technology in niche applications viable today, while likely being ready to deploy further advances in the future. It should also be noted by investors that the stock has experienced extreme volatility in the past, and they should calculate the risks accordingly.

Últimas Notícias sobre American Superconductor Corporation

Estudos Referenciados:

^{1. K Trachenko, B Monserrat, M Hutcheon and Chris J Pickard.(2025) Limites superiores da maior frequência de fônon e da temperatura supercondutora a partir de constantes físicas fundamentais. Journal of Physics: Condensed Matter. 37165401. 13 de março de 2025. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/adbc39}