Teste mostra Nb3Al cristalino e Bi-2212 amorfo

No interior de um microscópio eletrónico de alta tensão, duas amostras finas retiradas de fios supercondutores foram submetidas ao mesmo teste de radiação. Após 50 minutos, Bi-2212 tinha perdido a sua estrutura em camadas e parecia completamente amorfo, enquanto Nb3Al ainda apresentava a sua estrutura cristalina A15 após 90 minutos. O contraste permite aos investigadores observar diretamente como dois materiais candidatos acumulam danos.

A equipa da University of Science and Technology Beijing e da Hokkaido University utilizou eletrões de 1 250 quiloeletrões-volt à temperatura ambiente, com um fluxo de eletrões de 2,92 × 10²³ eletrões por metro quadrado por segundo. A microscopia eletrónica de transmissão acompanhou os defeitos, enquanto a difração de eletrões mostrou se os materiais mantinham a sua ordem cristalina. Bi-2212 começou por apresentar alterações visíveis após 25 minutos; aos 40 minutos, a maioria dos pontos de difração tinha desaparecido.

A diferença pode resultar das estruturas e das ligações dos materiais. Bi-2212 tem uma estrutura complexa em camadas, e os seus átomos de oxigénio podem ser mais suscetíveis a deslocações. Nb3Al, pelo contrário, manteve a sua ordem estrutural de longo alcance nas condições testadas. Isso faz dele um candidato forte para estudos posteriores, não um vencedor comprovado para ímanes de fusão.

A limitação é central: a experiência utilizou irradiação por eletrões à temperatura ambiente, não o ambiente de neutrões a baixa temperatura esperado no interior de um sistema de fusão. A blindagem pode reduzir a exposição a neutrões, mas não eliminar o desafio. Os investigadores afirmam que os próximos testes deverão expor ambos os materiais a neutrões a baixa temperatura ou a iões pesados, comparar Nb3Al com outros supercondutores A15, como Nb3Sn, e analisar se o recozimento pode restaurar a ordem sem prejudicar o desempenho supercondutor.

Para os investigadores da fusão, o ganho imediato é um percurso de testes mais claro. Bi-2212 precisa agora de ser analisado mais atentamente sob radiação relevante para a fusão, enquanto Nb3Al oferece um material de referência contrastante. O trabalho não coloca um íman em serviço; restringe a próxima experiência às propriedades que irão determinar se algum dos supercondutores poderá suportar um de forma fiável: tolerância à radiação, desempenho supercondutor e fiabilidade da engenharia a longo prazo.