A supercondutividade, a capacidade dos materiais de conduzir eletricidade com resistência zero, é um valioso tesouro científico.
Os investigadores fizeram agora uma nova descoberta deste fenómeno exótico, escondido dentro de um tipo especial de grafeno romboédrico.
Esta forma natural de grafeno é composta por várias camadas ultrafinas, cada uma posicionada em um determinado ângulo em relação às suas vizinhas.
É um favorito entre cientistasporque Suas características incomuns.
Para esta nova descoberta, publicado a naturezaPesquisadores liderados por uma equipe do MIT testaram o grafeno romboédrico empilhado em quatro e cinco camadas, usando-as para criar diferentes densidades eletrônicas (controlando a forma específica que a supercondutividade assume).
Os experimentos de temperatura ultrabaixa não apenas revelaram que o grafeno pode hospedar vários estados de supercondutividade – uma raridade sobre uma raridade em si – mas também mostraram que alguns desses estados realmente se tornam mais fortes quando expostos a campos magnéticos que normalmente eliminariam a supercondutividade deles.
“Do ponto de vista da física fundamental, é muito estranho que um campo magnético não elimine a supercondutividade e, em vez disso, a aumente.” disse Físico Long Xu do MIT.
“Fornecemos muitos resultados experimentais e nutrientes que as pessoas podem absorver para tentar descobrir o que está acontecendo aqui”.
Este não é o primeiro membro deste grupo descoberto Estado supercondutor não convencional em grafeno romboédrico; Este último trabalho adiciona mais três à sua contagem.
Os supercondutores dependem do emparelhamento de elétrons com outros elétrons de spin magnético oposto (Par de Cooper) e depois deslizando pelos materiais sem interferência. Normalmente, a adição de um campo magnético une os spins desses elétrons o suficiente para desacoplar e quebrar a supercondutividade.
Não é assim aqui. Resultados estranhos apareceram à medida que os pesquisadores variavam a densidade eletrônica e a força e orientação do campo magnético.
Num caso, a supercondutividade não apareceu até que o campo magnético foi ativado. Nos outros dois, o campo magnético melhorou a supercondutividade – essencialmente, tornando-a mais forte e permitindo-lhe sobreviver num conjunto mais amplo de condições.
“A supercondutividade na verdade aumenta, de tal forma que a temperatura de transição vai de 55 milikelvin para talvez 90 milikelvin”, disse sim
“Ao mesmo tempo, o material pode consumir 50 ou 60 por cento mais corrente antes que a supercondutividade seja destruída. E isso é muito incomum.”
A próxima questão é por que estes estados supercondutores são exceções às regras dos campos magnéticos – e isso é algo sobre o qual os investigadores ainda não têm a certeza.
Eles têm uma teoria funcional: que nesta situação particular, os elétrons são capazes de combinar outros com o mesmo alinhamento de spin.
O campo magnético ainda puxa os elétrons, mas eles já estão alinhados da mesma forma, preservando sua supercondutividade.
“As pessoas podem presumir que é um material de carbono simples e enfadonho, mas podemos controlar esse material ajustando alguns botões experimentais, como a voltagem elétrica.” disse sim
“Assim, um material físico simples pode exibir muitas propriedades supercondutoras diferentes.”
A seguir, os pesquisadores querem examinar mais de perto cada estado supercondutor, como ele se forma e como interage com os campos magnéticos (aqui, foram usados campos 180 mil vezes mais fortes que o campo magnético da Terra).
É importante notar que a supercondutividade aqui ainda depende de temperaturas ultrabaixas e configurações específicas de laboratório, mas tem usos potenciais na computação quântica para melhorar a estabilidade de qubits notoriamente instáveis.
Isso é um longo caminho, no entanto.
Por enquanto, o estudo é mais uma evidência de estados exóticos que podem ser extraídos de materiais naturais como o grafeno romboédrico – com apenas algumas alterações nas suas propriedades.
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“Podemos controlar o elemento químico e estrutural mais simples – o carbono cristalino – como parte da diversão”, disse Físico Junseok Cho, do MIT.
“Não estamos apenas trabalhando com o que a natureza nos dá, mas estamos aplicando controles adicionais para transformá-lo em algo que a natureza não nos dá, mas que pode estar no mesmo material”.
O estudo foi publicado a natureza.
Este artigo foi verificado por Claire Watson e editado por Peter Dockrill. Embora nos orgulhemos de nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
