ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Oxigenação de amostras supercondutoras de SmBa2Cu3O7-d em atmosfera de ar e ozônio (O3)
AUTORES: VIANA, P. R. P. (IFES) ; MACIEL JR, P. O. (UFES) ; DIAS, M. C. (IFES) ; CUNHA, A. G. (UFES)
RESUMO: O presente trabalho visa a preparação por reação de estado sólido de amostras supercondutoras policristalinas de SmBa2Cu3O7-d (Sm123) oxigenadas em atmosferas de ar e ozônio (O3). No processo de oxigenação, utilizou-se uma máquina de produção de O3 a partir do ar. O equipamento consiste basicamente em um plasma por descarga de barreira dielétrica (plasma DBD). A máquina foi préviamente calibrada com o uso de um espectrômetro óptico, a fim de encontrar o ponto de maior rendimento da máquina. O próximo passo foi verificar a influência da oxigenação nas amostras supercondutoras. Duas amostras foram preparadas sobre as mesmas condições em atmosferas de ar e O3, e através de medidas de resistividade e susceptibilidade foi visto que a amostra tratada em atmosfera de O3 possui melhor resultado.
PALAVRAS CHAVES: supercondutividade; ozônio; plasma dbd
INTRODUÇÃO: A descoberta dos supercondutores, em especial os de alta temperatura crítica (HTSC), representam um grande marco na história da ciência (POOLE, 1995). Visando a aplicação desses compostos nos setores industriais, muitos pesquisadores em todo o mundo têm proposto novos compostos e novos métodos de preparação (WALDRAM, 1996). Os supercondutores cerâmicos policristalinos de alta temperatura crítica podem ser produzidos por vários métodos (Cerâmico, Sol-Gel, etc) e durante sua preparação a oxigenação desempenha um papel fundamental. A oxigenção determina a distribuição de portadores de carga nesses supercondutores e, portanto, a supercondutividade. Visando o aumento da pressão de oxigênio nas amostras supercondutoras, muitos pesquisadores submetem essas substâncias sobre efeito da pressão mecânica com o intuito de aumentar a temperatura crítica de transição. No entanto, a pressão mecânica gera custos e riscos. Com o objetivo de aumentar a pressão de oxigênio nas amostras supercondutoras para aumentar a temperatura crítica de transição, diminuíndo a largura de transição, seguida de baixos custos e riscos, este trabalho propõe o uso da pressão química utilizando como meios constituíntes o ar e o ozônio (O3) (ANDRADE, 2005). Para isso, foi utilizado um gerador de ozônio por plasma de barreira dielétrica (Plasma DBD), fixando uma temperatura de tratamento de 653 K, variando os tempos de tratamento em 20, 40, 80 e 160 horas. Com os resultados obtidos por medidas de resistividade à 4 pontas e suscepitibilidade magnética AC à um campo de 1,594 A/m (0,02 Oe), será possível verificar por métodos comparativos a influência do ozônio nas amostras supercondutoras.
MATERIAL E MÉTODOS: As amostras de Sm123 foram preparadas por método de estado sólido com a mistura dos compostos de Sm2O3, BaCO3 e CuO. Após a mistura, as amostras passaram por três calcinações à 1123 K por 48 horas e por uma síntese à 1313 K por 72 horas.
Antes de realizar o processo de oxigenação, o gerador de ozônio foi calibrado com o auxílio de um espectrômetro óptico da marca Ivon Jobim Iv320, baseado na curva de absorção de luz de uma lâmpada de Hg em relação ao ar. As medidas concentraram-se na região do ultravioleta. Por volta de 321 nm, houve uma grande diferença entre os espectros, mostrando grande absorção de luz ultravioleta, confirmando a produção de ozônio.Com a calibração foi possível levantar os principais parâmetros da máquina, como a vazão do gás produzido e a corrente aplicada. Com a máquina calibrada, a última etapa consiste na oxigenação do supercondutor. Então, divide-se a amostra em duas partes: a primeira deve ser tratada termicamente sob atmosfera ambiente, e a outra sob fluxo de ozônio. As amostras serão caracterizadas utilizando-se as seguintes técnicas: Resistividade elétrica à 4 pontas e susceptibilidade magnética AC com um campo fixo de 1,594 A/m (0,02 Oe).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com os dados de calibração da máquina, conhecemos finalmente os parâmetros ótimos de funcionamento, e isso é importantíssimo para o uso da mesma na produção das amostras supercondutoras ou em qualquer outro sistema que seja necessário a utilização do gás O3.
Essa máquina foi utilizada para oxigenar amostras de Sm123 produzidas nesse laboratório. As medidas de susceptibilidade magnética AC e resistividade elétrica AC à 4 pontas mostram um ganho na temperatura crítica das amostras tratadas em atmosfera de ozônio, quando comparadas às tratadas em atmosfera de ar, de acordo com as Figuras 1 e 2. Isso se deve ao fato de, a medida que o ozônio é inserido nas amostras, além de ser bastante reativo, ele possa se alocar nos interstícios do composto supercondutor, localizando-se principalmente nos planos de Cu-O, onde é proposto a formação dos pares de Cooper e, naturalmente, a formação da supercondutividade (VIANA, 2007). Além do aumento da temperatura crítica nas amostras tratadas em atmosfera de ozônio, nota-se também uma diminuíção da largura de transição à medida que se aumenta o tempo de tratamento.
CONCLUSÕES: Dessa forma, os resultados confirmam as hipóteses de que o tratamento de amostras supercondutoras de Sm123 em atmosfera de ozônio (O3) melhoram consideravelmente as características supercondutoras. Uma vez que já conhecemos os parâmetros ideais de funcionamento desta, o futuro desse trabalho é o estudo da utilização do ozônio em outras etapas da produção das amostras. O emprego de microscopia eletrônica de varredura já apresentou diferenças marcantes entre amostras produzidas em ar e em ozônio (ANDRADE, 2005), e por isso, também seriam interessantes para caracterizar as amostras produzidas.
AGRADECIMENTOS: CAPES, CNPq, FUNCEFETES e PETROBRAS
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] ANDRADE, P. Estudo comparativo da síntese do supercondutor cerâmico YBa2Cu4O8 em atmosfera de ar, oxigênio e ozônio a 1 atm, 2005. Tese (Mestrado em Física), Universidade Federal do Estado do Espírito Santo, Espírito Santo, 2005.
[2] POOLE, C. P.; FARACH, H. A.; CRESWICK, R. J. Superconductivity. San Diego, California: Academic Press Inc., 1995.
[3] VIANA, P. R. P.; BORGHI, F. F.; LACERDA, M. M.; DAS VIRGENS, M. G.; CUNHA, A. G.. Oxigenação de amostras de YBa2Cu3O7-d em atmosferas de ar e ozônio (O3). XXX Encontro Nacional de Física da Matéria Consensada, p. 129, São Lourenço, 2007.
[4] WALDRAM, J. R. Superconductivity of Metals and Cuprates. London: Institute of Physics Publishing Ltd, 1996.
