A supercondutividade que quer sair do frio

Por Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/01/2015

O ordenamento de cargas em cupratos é um fenômeno geral e não está particularmente associado com as cargas positivas. [Imagem: Eduardo H. da Silva Neto et al. - 10.1126/science.1256441]

A descoberta é um passo fundamental rumo à tão sonhada obtenção da resistência elétrica zero a temperatura ambiente.Físicos descobriram pela primeira vez um fenômeno conhecido como ordenamento de cargas, envolvido diretamente com a supercondutividade, em cristais de óxido de cobre dopados com elétrons.

Ordenamento de cargas

A supercondutividade ocorre quando os elétrons se juntam em pares e viajam através da rede cristalina de um material sem resistência - esse material é então chamado de supercondutor.

Em compostos de óxido de cobre, ou cupratos, a supercondutividade é obtida em cristais que possuem elétrons de mais ou de menos.

Quando elétrons são adicionados, o processo é chamado dopagem de elétrons; quando elétrons são removidos, o processo é chamado de dopagem de lacunas - as quasipartículas portadoras de cargas positivas.

Os físicos sabem já há alguns anos que, em óxidos de cobre dopados com lacunas, um evento chamado ordenamento - ou ordenação - de cargas compete com a supercondutividade quando as temperaturas começam se distanciar das proximidades do zero absoluto, fazendo com que não se consiga a supercondutividade fora da zona das temperaturas criogênicas.

Em um cristal, os átomos formam redes periódicas altamente organizadas, o mesmo ocorrendo com seus elétrons. Mas, em alguns materiais, uma instabilidade faz com que alguns elétrons se reorganizem para formar novos padrões periódicos de carga, padrões que não acompanham os átomos subjacentes - isto é chamado de ordenamento de cargas.

Em cupratos dopados com lacunas, o ordenamento de cargas perturba o delicado padrão necessário para a supercondutividade, fazendo o material oscilar entre os dois estados até que a temperatura esfrie o suficiente para que a supercondutividade vença.

Supercondutividade a temperatura ambiente

Agora, Eduardo da Silva Neto e seus colegas do Instituto Canadense de Pesquisas Avançadas detectaram o ordenamento de cargas em cupratos dopados com elétrons, mostrando que o fenômeno é mais geral e não está particularmente associado com as cargas positivas.

Além disso, o fenômeno foi verificado a uma temperatura mais elevada do que aquela na qual ocorre uma fase conhecida como pseudogap - a fase de transição para a supercondutividade - contrariando o paradigma atual da área, que defende a vinculação entre o pseudogap e o ordenamento de cargas.

Segundo a equipe, esses novos resultados sugerem uma nova direção para a compreensão da supercondutividade e abrem caminhos para uma supercondutividade a temperatura ambiente - se o ordenamento de cargas é um fenômeno mais geral, e não está ligado à baixa temperatura, pode ser possível influenciar a batalha entre ele e a supercondutividade.

"A importância da descoberta do ordenamento de cargas foi enorme. Ele de fato causou um boom no campo, dando-lhe uma nova vida nos últimos anos," comentou Eduardo. "Ele nos dá esperança de que, se for possível ajustá-lo ou manipulá-lo no sistema, a temperatura crítica para a supercondutividade pode ser mais alta."

Há pouco mais de um mês, outra equipe documentou a supercondutividade  à temperatura ambiente em uma cerâmica - mas o fenômeno dura apenas algumas frações de segundo.

Bibliografia:

Charge ordering in the electron-doped superconductor Nd2-xCexCuO4
Eduardo H. da Silva Neto, Riccardo Comin, Feizhou He, Ronny Sutarto, Yeping Jiang, Richard L. Greene, George A. Sawatzky, Andrea Damascelli
Science
Vol.: 347 Issue 6219, pgs 282-285
DOI: 10.1126/science.1256441