Artigo de do Prof. Edison Z. da Silva, propõe a existência de novo material supercondutor, o Li5C

O trabalho “Predicted Superconductivity in Electride Li5C”, colaboração com o Prof. Zenner S. Pereira, da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) e Giovani M. Faccin, da Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD) que foi recentemente destaque da capa do The Journal of Physical Chemistry C, revelou, através de modelos físicos computacionais, a existência de um potencial eletreto supercondutor de maior temperatura crítica prevista na literatura até então, com Tc = 48,3 K.

 

Eletretos são materiais que tem ganhado bastante interesse científico desde os anos 90 e mais ainda neste século. Com uma densidade eletrônica não ligada aos núcleos atômicos, mas estando confinada no interstício do cristal, os elétrons do eletreto se comportam como ânions e são responsáveis por propriedades físicas que podem ter diversas aplicações tecnológicas, como terminais de baterias, emissores de elétrons, supercondutores, entre outras finalidades e aplicações.

 

 Nas palavras do Zenner S. Pereira: “tal descoberta representa um recorde de valor da temperatura crítica de supercondução para eletretos e contribui na busca por supercondutividade nestes eletretos que podem ser um caminho para supercondutores de alta temperatura crítica”.

 

O casamento da moderna estrutura eletrônica a partir de cálculos de primeiros princípios, baseados na teoria do funcional de densidade e a teoria da supercondutividade, permite hoje prever novos materiais supercondutores.

 

O trabalho usou o método CALYPSO (Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimixation) que implementa um algoritmo de otimização de enxame de partículas (Particle Swarm Optimization-PSO), baseado na coreografia do voo de certos pássaros para encontrar a estrutura estável do Li5C em pressões entre 50 GPa e 210 GPa. Este método usado em conjunção com o método VASP de estrutura eletrônica permite gerar muitas estruturas levando a previsão e descoberta de materiais estáveis ou metaestáveis.

 

A previsão teórica do novo material é que o Li5C, um eletreto formado por um cátion [Li5C]+ e um elétron (e-) intersticial, forma, sob pressão, um network eletrônico bidimensional nos interstícios do cristal. A interação elétron-fônon e os parâmetros, função spectral de Eliashberg e o parâmetro de acoplamento da interação elétron fônon, foram estudados mostrando que este material, assim como outros eletretos sob pressão é um supercondutor.

 

O Li5C apresentou supercondutividade com temperatura crítica Tc = 48,8 na pressão de 210 GPa, colocando-o como o eletreto com maior temperatura crítica já apresentado.

 

Esta linha de pesquisa continua, na busca e predição de novos materiais eletretos supercondutores, principalmente porque esse é um campo novo e há evidências da existência de muitos eletretos supercondutores ainda não sintetizados.

 

A pesquisa recebeu apoio financeiro da FAPESP, CNPq e UFERSA-Caraúbas, e contou com os recursos computacionais do Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho em São Paulo (Cenapad-SP), Centro de Computação John David Rogers (CCJDR-Unicamp) e SDumont (LNCC).

 

O Artigo:

 

Predicted Superconductivity in Electride Li5C.

Zenner S. Pereira, Giovani M. Faccin, and E. Z. da Silva.

The Journal of Physical Chemistry C -125 (16), 8899-8906 (2021)

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c02329