Um cristal composto por camadas muito finas muda profundamente quando é comprimido. Sob alta pressão e quase no zero absoluto, ele se torna supercondutor. A corrente pode então circular sem resistência elétrica mensurável. Essa mudança aparece precisamente quando a organização magnética do material desaparece, uma proximidade que intriga os físicos.
O material estudado chama-se CeSiI. À pressão normal, ele já conduz eletricidade e possui um comportamento magnético bem ordenado. Mas só se torna supercondutor a uma temperatura extremamente baixa. O máximo medido fica em torno de -272.9 °C, ou seja, 0.24 K, a apenas 0.24 °C acima do zero absoluto.
O efeito Meissner: uma manifestação da supercondutividade
Imagem: Peter Nussbaumer - CC BY-SA 3.0
Sua estrutura se assemelha a um empilhamento de folhas ligadas de forma bastante fraca entre si. Essa organização permite estudar comportamentos próximos aos dos materiais bidimensionais. O CeSiI também pertence a uma família em que as interações entre elétrons são particularmente fortes. Os elétrons móveis reagem aos pequenos ímãs associados a certos átomos.
À pressão normal, esses pequenos ímãs se orientam segundo uma ordem precisa: vizinhos apontam em direções opostas. Trata-se de antiferromagnetismo. Ao comprimir progressivamente o cristal, os pesquisadores constataram que essa ordem se enfraquece e depois desaparece por volta de 6 GPa. Essa pressão corresponde a aproximadamente 60 000 vezes a pressão atmosférica ao nível do mar.
É perto desse desaparecimento do antiferromagnetismo que a supercondutividade aparece. Essa proximidade é interessante, pois pode informar sobre a forma como os elétrons se associam. Em um supercondutor comum, essa associação depende principalmente das vibrações dos átomos do cristal.
Os pesquisadores dispõem assim de um mesmo material em que pressão, magnetismo e supercondutividade podem ser ajustados em conjunto. O CeSiI pode, por exemplo, ser separado em camadas muito finas, o que permitirá estudar essas interações quando a espessura diminui. Os próximos experimentos procurarão determinar com mais precisão qual mecanismo associa os elétrons e produz a supercondutividade nesse ambiente magnético.