Supercondutividade

TÓPICOS EM FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO – SUPERCONDUTIVIDADE

1. HISTÓRIA

Supercondutividade é o fenômeno caracterizado pela resistência elétrica zero e pela expulsão de campos magnéticos que ocorre em certos materiais, quando esses se encontram abaixo de uma determinada temperatura. O fenômeno foi descoberto pelo físico alemão Heike Kamerlingh Onnes em 8 de Abril de 1911, em Leiden. Onnes realizou medidas de resistência elétrica em mercúrio, enquanto a amostra era resfriada, chegando a uma temperatura de 4K (-269oC). As figuras abaixo mostram o resultado obtido por Onnes, e ilustram a diferença de comportamento entre um metal usual e um supercondutor.

Figura 1: Resultado obtido por Onnes e diferença de comportamento entre um metal usual e um supercondutor

Em 1933, Walther Meissner e Robert Ochsenfeld verificaram que, além de apresentar resistência nula, materiais supercondutores são capazes de expelir completamente campos magnéticos de seu interior. Esse efeito foi batizado de efeito Meissner, e está ilustrado na figura abaixo. Em realidade, o campo magnético é capaz de penetrar no material por uma distância característica chamada de Comprimento de Penetração de London, que varia de material para material, mas é tipicamente da ordem de 50 ~ 500 nm.

Figura 2: Ilustração d o efeito Meissner. Materiais supercondutores exibem diamagnetismo perfeito.

2. CARACTERÍSTICAS DOS SUPERCONDUTORES

Os supercondutores são ainda caracterizados pela Transição de Fase
Supercondutora, que ocorre a uma temperatura que varia de material para material. Durante a transição de fase, várias propriedades físicas do material sofrem variações bruscas, como ilustrado na figura abaixo.

Figura 3: Mudança no comportamento da resistividade e do calor específico durante a transição de fase supercondutora. Ainda, quando já na fase supercondutora, a uma determinada temperatura, materiais supercondutores podem perder suas propriedades supercondutoras e voltarem