Um estranho balé se desenrola na sombra dos materiais supercondutores. Pesquisadores acabam de observar pares de elétrons inesperados neles.
Os resultados questionam o que se acreditava saber sobre a temperatura necessária à supercondutividade. Uma descoberta que pode mudar o cenário.
Em um estudo recente, uma equipe internacional detectou a formação de pares de elétrons em um cuprato, um material à base de cobre, a temperaturas muito mais altas do que se pensava. Esses pares de elétrons geralmente aparecem a temperaturas muito baixas, próximas ao zero absoluto (abaixo de -240°C), enquanto aqui apareceram a -123°C.
Tradicionalmente, os supercondutores precisam ser resfriados a temperaturas extremas para permitir que os elétrons se acoplem, o que lhes permite conduzir eletricidade sem nenhuma resistência. Mas os cupratos se comportam de maneira diferente e surpreendente.
Pesquisadores observaram um fenômeno onde os elétrons pareciam emparelhados, mas ainda não coordenados. Esta constatação inédita foi realizada em uma amostra de cuprato submetida à luz ultravioleta. Em resposta, os elétrons do material mostraram uma resistência incomum à sua ejeção.
Os elétrons acoplados no cuprato pareciam, assim, presos em uma espécie de "pausa", formando pares mas sem atingir o estado de sincronização necessário para a supercondutividade. A temperatura em que este fenômeno foi observado ultrapassava em muito a usualmente exigida.
Desenho de dois elétrons que passam de um estado dessincronizado para um estado sincronizado em um material supercondutor.
Fonte: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
O professor Zhi-Xun Shen, da Universidade de Stanford, espera que estas descobertas permitam a concepção de materiais supercondutores que funcionem a temperaturas mais elevadas. Segundo ele, isso poderia ser um primeiro passo em direção a avanços ainda mais significativos.
A equipe de pesquisadores pretende continuar seus trabalhos explorando como manipular esse fenômeno de emparelhamento incoerente, para que esses pares de elétrons se sincronizem. Essa sincronização poderia, de fato, abrir caminho para a criação de supercondutores mais eficientes.
Se esses materiais se tornarem operacionais a temperaturas mais acessíveis, poderão transformar diversos setores, da computação quântica ao transporte. Uma revolução científica e tecnológica pode estar a caminho.
Os elétrons em um supercondutor formam "pares de Cooper", que se deslocam de maneira sincronizada através do material. Essa sincronização permite que a corrente atravesse sem encontrar obstáculos ou atritos. Para que essa propriedade se manifeste, as temperaturas geralmente devem estar próximas ao zero absoluto.
Os resultados questionam o que se acreditava saber sobre a temperatura necessária à supercondutividade. Uma descoberta que pode mudar o cenário.
Em um estudo recente, uma equipe internacional detectou a formação de pares de elétrons em um cuprato, um material à base de cobre, a temperaturas muito mais altas do que se pensava. Esses pares de elétrons geralmente aparecem a temperaturas muito baixas, próximas ao zero absoluto (abaixo de -240°C), enquanto aqui apareceram a -123°C.
Tradicionalmente, os supercondutores precisam ser resfriados a temperaturas extremas para permitir que os elétrons se acoplem, o que lhes permite conduzir eletricidade sem nenhuma resistência. Mas os cupratos se comportam de maneira diferente e surpreendente.
Pesquisadores observaram um fenômeno onde os elétrons pareciam emparelhados, mas ainda não coordenados. Esta constatação inédita foi realizada em uma amostra de cuprato submetida à luz ultravioleta. Em resposta, os elétrons do material mostraram uma resistência incomum à sua ejeção.
Os elétrons acoplados no cuprato pareciam, assim, presos em uma espécie de "pausa", formando pares mas sem atingir o estado de sincronização necessário para a supercondutividade. A temperatura em que este fenômeno foi observado ultrapassava em muito a usualmente exigida.
Desenho de dois elétrons que passam de um estado dessincronizado para um estado sincronizado em um material supercondutor.
Fonte: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
O professor Zhi-Xun Shen, da Universidade de Stanford, espera que estas descobertas permitam a concepção de materiais supercondutores que funcionem a temperaturas mais elevadas. Segundo ele, isso poderia ser um primeiro passo em direção a avanços ainda mais significativos.
A equipe de pesquisadores pretende continuar seus trabalhos explorando como manipular esse fenômeno de emparelhamento incoerente, para que esses pares de elétrons se sincronizem. Essa sincronização poderia, de fato, abrir caminho para a criação de supercondutores mais eficientes.
Se esses materiais se tornarem operacionais a temperaturas mais acessíveis, poderão transformar diversos setores, da computação quântica ao transporte. Uma revolução científica e tecnológica pode estar a caminho.
O que é a supercondutividade?
A supercondutividade é um fenômeno que ocorre em certos materiais a temperaturas muito baixas, onde eles perdem toda resistência elétrica. Na supercondutividade, a corrente elétrica circula sem qualquer perda de energia, ao contrário dos condutores clássicos, onde a energia se dissipa sob forma de calor.Os elétrons em um supercondutor formam "pares de Cooper", que se deslocam de maneira sincronizada através do material. Essa sincronização permite que a corrente atravesse sem encontrar obstáculos ou atritos. Para que essa propriedade se manifeste, as temperaturas geralmente devem estar próximas ao zero absoluto.
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