Supercondutores são materiais que permitem que a eletricidade flua sem resistência, geralmente apenas em temperaturas extremamente baixas. Embora a maioria siga regras físicas bem compreendidas, rutenato de estrôncio, sr2Roo4O seu comportamento supercondutor tem sido difícil de explicar desde que foi detectado pela primeira vez em 1994. É um dos supercondutores não convencionais estudados com mais precisão, mas os investigadores ainda discordam sobre como os seus electrões se emparelham e qual a simetria que governa esse processo.
Uma maneira pela qual os cientistas investigam os supercondutores é observar como sua temperatura de transição supercondutora, conhecida como Tc, responde à deformação. Diferentes estados supercondutores reagem de maneiras distintas quando um cristal é esticado, comprimido ou torcido. Estudos anteriores, particularmente aqueles que utilizam ultrassom, sugeriram que o Sr2RuO₄ pode hospedar um estado supercondutor de dois componentes. Esta forma mais complexa pode produzir efeitos incomuns, como campos magnéticos internos ou múltiplas regiões supercondutoras existentes ao mesmo tempo. No entanto, espera-se que tal estado mostre uma forte resposta à deformação de cisalhamento.
Testes de deformação por cisalhamento de precisão revelam surpresas
Para explorar isso ainda mais, uma equipe de pesquisa da Universidade de Kyoto projetou um experimento focado na aplicação de tensão controlada ao Sr.2Roo4. Eles desenvolveram um método para introduzir três tipos diferentes de deformação por cisalhamento em cristais extremamente finos do material. A tensão de cisalhamento faz com que partes de um cristal se movam lateralmente, semelhante a deslizar um baralho de cartas de cima em relação a baixo. Usando imagens ópticas de alta resolução, eles mediram a deformação com precisão a uma temperatura de 30 graus K (-243 graus Celsius).
Os resultados foram inesperados. A temperatura de transição supercondutora quase não mudou. Qualquer mudança em tc Cada porcentagem de cepa era menor que 10 milikelvin, o que é efetivamente muito pequeno para ser detectado com confiança.
As descobertas desafiam a teoria principal
Estas observações indicam que a deformação por cisalhamento quase não tem efeito sobre Sr2Roo4 torna-se supercondutor. Este resultado exclui várias teorias existentes e coloca fortes limites aos tipos de estados supercondutores que permanecem viáveis. Em vez de apoiar um estado de dois componentes, os resultados apontam para um estado supercondutor de um componente ou talvez um estado menos convencional que ainda não foi totalmente explorado.
“Nosso estudo representa um grande passo para resolver um dos mistérios mais antigos da física da matéria condensada”, disse o primeiro autor Giordano Mattoni, do Centro de Pesquisa da Universidade Toyota Riken-Kyoto.
Um novo quebra-cabeça surge
Embora os resultados restrinjam as possibilidades, também introduzem um novo desafio. Testes de ultrassom anteriores mostraram claramente uma forte resposta à deformação por cisalhamento, enquanto essas medições de deformação direta mostram quase nenhuma. Explicar essa discrepância é agora uma importante questão em aberto para os pesquisadores.
Influência generalizada além do Sr.2Roo4
O método de controle de deformação desenvolvido neste trabalho pode ser útil para estudar outros supercondutores que possam ter comportamento multicomponente, incluindo materiais como UPt₃. Isso pode ajudar os cientistas a compreender melhor os sistemas com transições de fase complexas.
